JPH06302792A

JPH06302792A - 電子装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06302792A
Application number: JP5101588A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Bandai; 雅昭万代; Hitoshi Takeuchi; 均竹内; Tomoyuki Yoshino; 朋之吉野; Yutaka Saito; 豊斉藤
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】複数チップ実装型半導体装置においてチップ
間の電気的及び機械的接続を同時に行える構造を実現す
る。【構成】複数の半導体イメージセンサチップ１と半導
体駆動チップ２が実装されている駆動基板３と前記半導
体イメージセンサチップ１同士、ならびに前記半導体イ
メージセンサチップ１と前記駆動基板３とをシリコンま
たはガラスの表面に配線と電極を有する接続チップ４を
フェイスダウン実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ、半導体
イメージセンサ装置等の複数の半導体チップで構成され
るマルチチップモジュールを使用した電子装置に関す
る。その一例として取り上げる半導体イメージセンサ装
置は、可視領域や赤外また紫外の光はもとより、特には
Ｘ線や放射線および荷電粒子の測定に用いられるものに
適用され、フォトダイオード、フォトダイオードアレ
イ、フォトセンサ、マイクロストリップセンサ、両面マ
イクロストリップセンサ、放射線センサ、半導体フォト
センサ、半導体撮像装置等と称される半導体集積回路装
置をさす。ここで、このような光や放射線を受けて信号
を出すことを、検出すると称し、検出する部位を受光面
領域もしくはフォトセンサと称する。さらにその配列さ
れたもので検出した信号を２次元的な情報（イメージ）
として取り出す装置をイメージセンサ装置と称する。こ
れらの装置は、１個のセンサチップだけでその機能を果
たす場合もあるが、本発明では、複数個のセンサチップ
を機械的・電気的に一体にして、この一体になったもの
全体で半導体イメージセンサ装置として機能させる構造
について述べる。以下、上述の装置を複数チップ実装型
半導体イメージセンサ装置と略記する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
図４２から図４３に示したような構造が知られている。
ここで、図４３は図４２に示した従来例を裏側からみた
斜視図である。ここに示した例では、半導体イメージセ
ンサチップ１を４個と、これらの半導体イメージセンサ
チップ１を制御して信号を取り出すための駆動基板３を
２個、補強材７６によって一体のものとし、電気的に
は、半導体イメージセンサチップ１間及び半導体イメー
ジセンサチップ１と駆動基板３の間及び図示していない
が、半導体駆動チップ２と駆動基板３上の対応する電極
間はワイヤ７３でつないで接続を取るような構造が知ら
れている。

【０００３】なお、図４２は理解を容易にするために簡
略化した図である。実際の半導体イメージセンサチップ
１は、センスライン方向が５ｃｍから７ｃｍ、その直角
方向は約３ｃｍで、一般的な半導体と比較して非常に大
きな半導体であり、その中に６００本程度のセンスライ
ン５が（図４２ではセンスライン５は６本しか描いてな
いが）、５０ミクロン位のピッチで整然と並んでいる構
造である。したがって、図４２に描いた装置全体では、
長さ３０ｃｍ、幅３ｃｍ程度のサイズのものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
子装置では、複数個のチップあるいは回路基板を機械的
に固定して一体の物にする事と、電気的につないで１つ
のシステムにする事が、別々の手段により行われてい
た。したがって、この技術を用いた複数チップ実装型半
導体イメージセンサ装置では、次に掲げるような問題点
があった。

【０００５】機械的な支持機構の存在を前提とした構
造である。機械的な支持構造部分が、受光面領域に影響を与え検
出能力に悪い影響を及ぼす。機械的な固定と電気的な接続の両方の作業が必要で加
工時間が長くなる。

【０００６】ワイヤによる電気的接続は、ワイヤボン
ドする電極間のピッチがあまり狭いとうまく作業が出来
ない。（ワイヤボンド作業時に、既に接続の終わった隣
の配線にさわってワイヤを切ってしまう心配がある。）ワイヤボンド作業が無事終了しても、そのワイヤにさ
わってしまうなどの外力が加わると、ワイヤが切れた
り、隣同士のワイヤが接触してショートしてしまう心配
がある。

【０００７】機械的な剛性を機械的な支持機構のみで
保持するため、支持部材の形状や配置に制約が多い。さ
らに、ワイヤボンド法により実装する半導体駆動チップ
２には、チップ内部のレイアウト上の制約にも考慮が必
要である。即ち、半導体駆動チップ２はストリップライ
ン１本１本に対応した入力端子が必要であり、狭ピッチ
ストリップに対応する半導体駆動チップ２の場合、隣接
端子間のピッチも狭くなる。この場合、入力端子近傍に
レイアウトする必要のある入力信号処理回路（入力バッ
ファ）が入るスペースが十分確保できなくなり、このた
めストリップピッチの狭ピッチ化が制約されるという問
題点もあった。

【０００８】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するために、受光面領域に影響を及ぼさ
ないようにし、かつ機械的な固定構造が電気的な接続の
機能も合わせ持つため構造が単純で、機械的な剛性も十
分備わり、なおかつ狭ピッチのセンスラインでも安定し
た電気的接続がとれ、かつ電気的な特性も優れ、一旦電
気的な接続がとれた後は、その接続品質が安定している
ような複数チップ実装型半導体イメージセンサ装置を得
ようとする事である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、電子装置において、隣接する半導体チ
ップ間および隣接する半導体チップと半導体チップを実
装した基板との接続を、シリコンチップやガラスチップ
等の固体表面に電気的接続用の配線パターンと電気的接
続用の電極を有する部品（接続チップ）を、その配線及
び電極を有する面を半導体チップの電極と対向させる向
きに実装する（以降、フェイスダウン実装と略記する）
ような構成としたり、これら隣接する素子間を機械的に
接続した後、その接続部位に電気的配線を後付けするよ
うな構成にし、かつ基板上への半導体チップの実装も、
前述の接続チップの実装と同様のフェイスダウン実装で
行うような構成とする事により、非常に狭ピッチのスト
リップラインを有する半導体チップを、機械的固定と電
気的接続を一括して行え、なおかつ安定した接続が行え
るようにした。

【００１０】ここで、さらに電子装置の機械的強度が必
要とされる時は、電子装置に補強部材を設けることによ
り、必要な強度が得られるようにした。また、電子装置
の動作時、発熱が問題になる場合は、放熱板を発熱部に
とりつける事により発熱による障害発生を防止するよう
にした。

【００１１】

【作用】上記のように構成された電子装置は、例えば複
数チップ実装型半導体イメージセンサ装置においては、
以下のような作用が得られる。機械的な支持機構が不要になるので機械的な支持構造
部分が、受光面領域に影響を与え検出に悪い影響を及ぼ
すことがない。

【００１２】機械的な固定と電気的接続の作業が同時
に行え、しかも接続は隣接する半導体イメージセンサチ
ップ間もしくは半導体イメージセンサチップと駆動基板
の間について一括して行うので加工時間が短くできる。接続チップに形成された配線は半導体プロセス等によ
り表面に形成された物なので、接続時及びに接続後に配
線が断線したり接触したりすることはなくなる。また配
線密度も高くできるのでより狭ピッチの接続が可能とな
り、ひいては半導体イメージセンサチップの受光面領域
のセンスラインをより高密度にでき、検出能力を向上す
ることができる。

【００１３】駆動基板上にフェイスダウン実装される
半導体駆動チップは、パッド（入出力端子）が、チップ
の外周部のみにレイアウトする必要がないため、パッド
レイアウトの自由度が飛躍的に増大し、パッド間隔やパ
ッド面積の増大による実装歩留まり向上や、チップ内部
の素子レイアウトの自由度の向上による素子特性の最適
化がはかれ、電気特性の向上ができる。

【００１４】接続後は接続チップの配線及び電極と、
相手側の電極は、チップ間に挟まれる状態になるので接
続部位が直接外部にさらされることがなく接続品質を高
く保てる、すなわち信頼性を向上できる。さらに機械的強度が必要とされる場合、補助的な支持
構造として補強部材を設置することにより、半導体イメ
ージセンサ装置の剛性をより向上できる。これは、補助
的支持機構であるので、大型にする必要はなく、かつレ
イアウトの自由度が高くなるので、半導体イメージセン
サチップの両サイドに取り付けることにより受光面領域
への影響はほとんどなくなる。

【００１５】さらに半導体イメージセンサ装置の動作
時の発熱による障害は、放熱板の取付で防止される。

【００１６】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図１は本発明にかかる半導体イメージセンサ
装置の実施例の基本的な構成を示す上面図である。半導
体イメージセンサチップ１が４個正確な位置関係で並ん
で、お互いの間を接続チップ４を用いて機械的に固定す
るとともに電気的に接続し、さらに、これら４個の半導
体イメージセンサチップ１の両脇に、これらの４個のセ
ンサチップの制御や情報の取り出しを行うための半導体
駆動チップ２がフェイスダウン実装された駆動基板３が
２枚レイアウトさており、これも接続チップ４で半導体
イメージセンサチップ１と機械的に固定するとともに電
気的に接続されている。

【００１７】この半導体イメージセンサ装置の主要構成
要素である半導体イメージセンサチップ１は、図１の左
右方向の両端接続部の表裏両面に接続用電極（図示され
ていない）を持ち、接続部以外は両面ともイメージセン
サとなっている。さらに、図１０は図１に示した実施例
の中の駆動基板３の一例として単結晶シリコン製駆動基
板３ａを詳細に示した平面図である。単結晶シリコン製
駆動基板３ａは、シリコン基板でできた両面基板であ
り、金バンプ等でできた半導体駆動チップ用電極２０と
電気的な接合をとれるように、半導体駆動チップ２の電
極が向き合うような向きで（フェイスダウンで）表裏面
各２個づつ実装されている。

【００１８】この半導体駆動チップ２は、半導体イメー
ジセンサチップ１の駆動や前記半導体イメージセンサチ
ップ１から得られた信号を処理して半導体イメージセン
サ装置外部のシステム（図示されていない）にセンサチ
ップからの情報を伝達するという機能を担っている。こ
の外部のシステムと信号のやりとりをするために単結晶
シリコン製駆動基板３ａには、外部接続用電極２２が設
けられている。また、単結晶シリコン製駆動基板３ａ
は、半導体イメージセンサチップ１と隣接する方の辺の
表裏両面に半導体イメージセンサチップ１との電気的な
接続をとるためのセンスライン用電極２１がある。さら
に、単結晶シリコン製駆動基板３ａは、半導体イメージ
センサチップ１、接続チップ４、半導体駆動チップ２な
どと同じ材質のシリコン基板でできているため、実装時
の温度上昇があっても、どの部品も同じ熱膨張率であ
り、熱膨張率の違いによる機械的位置精度の低下という
問題点の発生もない。

【００１９】図１７、図１８、図１９は、本発明の実施
例の駆動基板３の内容をさらに詳細に説明した物であ
る。図１７は図１に示した実施例の中の駆動基板３に半
導体イメージセンサ装置を動作させるための半導体駆動
チップ２をフェイスダウン実装した状態を詳細に示した
平面図である。また、図１８は図１７に示した丸囲み部
のみを紙面の縦方向に拡大して示した半導体駆動チップ
２を実装しない状態での駆動基板３の単体の部分拡大図
であり、図１９は、半導体駆動チップ２の能動面側（図
１７に示した状態の裏側の面）の一部分を拡大して示し
た平面図である（図１７、図１８において、センスライ
ン電極２１は、見易いようにピッチを広げて描いてある
が、実際には後述のごとく５０μピッチレベルの極めて
細かいものである）。

【００２０】駆動基板３は、本実施例ではシリコン基板
でできた両面基板であり、金バンプ等でできた半導体駆
動チップ用電極と電気的な接合をとれるように、半導体
駆動チップ２の電極が向き合うような向きで（フェイス
ダウンで）表裏面各２個づつ実装されている。ストリッ
プラインピッチ、即ちセンスピッチは、５０μという極
めて狭ピッチの物が要求されている。センスライン電極
２１は、後に詳述する接続チップ４を用いて半導体イメ
ージセンサチップ１のストリップラインと一対一で電気
的に接続する。このため、センスライン電極２１のレイ
アウトピッチはストリップラインのピッチと同一である
必要がある。

【００２１】図１９によれば、半導体駆動チップ２は半
導体イメージセンサチップ１で得られた信号を半導体駆
動チップ２に入力するための入力用電極３８ａと半導体
駆動チップ２で、これらの入力信号を処理出力するのに
必要な制御・出力用電極３８ｂの２種類の電極が必要で
ある。

【００２２】ここで仮に半導体駆動チップ２と駆動基板
３の電気的接続をワイヤボンドで行おうとすると、半導
体駆動チップ２への入力信号の伝達は半導体駆動チップ
２の外周部のみで行う必要がある。さらに、電気的特性
の均一性を考慮して、駆動基板３での配線抵抗の各入力
信号間の違いを極力抑えようとすると、入力用電極３８
ａは全部センスライン用電極２１と対向する一辺に集め
る必要がある。したがって、この場合、パッドピッチは
最大でも、ストリップラインピッチ以下、即ち、５０μ
ピッチレベルでのワイヤボンドをする必要がある。

【００２３】これに対し、本実施例は半導体駆動チップ
２の入力用電極３８ａをセンスライン電極２１と対向す
る辺の向かい側の辺に１つおきにレイアウトし、制御・
出力用電極３８ｂを半導体駆動チップ２の中央部にレイ
アウトした場合を示している。本実施例では、一辺のパ
ッドが１つおきになっているため、実装時のピッチは、
前述のワイヤボンド法の場合に対して倍となるため、実
装上、非常に有利になる。また、半導体駆動チップ２と
重なり合う駆動基板３上に配線パターンがレイアウトで
きるため、配線抵抗が規則正しく並ぶので、電気的特性
はほとんど低下しない。

【００２４】入力用電極３８ａ、制御・出力用電極３８
ｂは、それぞれ駆動基板３のそれらと対応した電極であ
り、実装時に両者間の電気的導通が図られる。入力用電
極３８ａに隣接して描かれているのが、入力処理回路３
９であり、主に入力バッファとしての機能を担い、これ
らの入力処理回路３９とつながって、中央部に存在する
のがマルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器等で構成された信号
処理回路２５である。何個かある制御・出力用電極３８
ｂは、各々、電源、クロック等の必要な制御信号、デジ
タル変換されたデータ出力等の機能を有する端子であ
る。本実施例では、この半導体駆動チップ２は、半導体
イメージセンサチップ１の駆動や前記半導体イメージセ
ンサチップ１から得られた信号を処理して半導体イメー
ジセンサ装置外部のシステム（図示されていない）にセ
ンサチップからの情報を伝達するという機能を担ってい
る。また、駆動基板３は、半導体イメージセンサチップ
１と隣接する方の辺の表裏両面に半導体イメージセンサ
チップ１との電気的な接続をとるためのセンスライン用
電極２１がある。

【００２５】なお、本実施例では、半導体駆動チップ２
を２個用いた場合を例にとって説明したが、これは単に
一例であって、１個だけで全域をカバーするようなやり
方や、逆にもっと多くのチップで分割して全域をカバー
するやり方がある事は言うまでもない。何個の半導体駆
動チップ２で全域をカバーするかは、集積回路の製造プ
ロセスの能力によるコストと実装に要するコストとのバ
ランスで決まる内容である（実装するチップ数が増えれ
ば、チップサイズは小さくなるので、集積回路製造プロ
セスでの合格率は高くなり価格は安くなるが、実装時間
は長くなるので実装費用は高くなる）。

【００２６】ここまでの実施例は、駆動基板３が単結晶
シリコン板製であったが、図１１は図１に示した実施例
の中の駆動基板３の他の一例としてガラス製駆動基板２
４を詳細に示した平面図である。ガラス製駆動基板２４
は、ガラス板でできた両面基板であり、アルミの薄膜プ
ロセス等で両面に配線や半導体駆動チップ２との電気的
接続をとるための接続用電極が形成された物である（図
１１は、理解を容易にするため配線は片面のみ描かれて
おり、一方の面、つまり図１１のガラス製駆動基板２４
の上面側の配線や接続用電極は描画は省略されてい
る）。

【００２７】本実施例の場合、図１１の上方から透明な
ガラス製駆動基板２４を透き通して、半導体駆動チップ
２の能動面が直接観察できるので、裏面駆動チップ用電
極２５と半導体駆動チップ２の電極２６を直接確認しな
がら位置合わせでき、実装作業が容易にできる。また、
ガラス材料として、パイレックスガラスを用いれば、常
温から約５００℃までは熱膨張率が単結晶シリコンとほ
ぼ一致しており、この場合も先の例同様、熱膨張率の違
いによる機械的位置精度の低下という問題点の発生もな
い。

【００２８】次に、半導体イメージセンサチップ１相互
間や半導体イメージセンサチップ１と駆動基板３間の機
械的・電気的接続について説明する。図２は本発明にか
かる図１に示した実施例における隣接する半導体イメー
ジセンサチップ１間の接続部分を拡大して示した上面図
であり、図３はその側面の拡大図である。また、図４
は、これらの図中に示された接続チップ４の一例として
単結晶シリコン製接続チップ７を示した斜視図である。

【００２９】図２及び図３に示した状態は、半導体イメ
ージセンサチップ１と接続チップ４を両者の電極部が重
なりあうようにして、電気的な接続をとった状態を示し
ている。半導体イメージセンサチップ１の表裏両面に
は、図２に示したようなセンスライン５が、一定間隔で
形成されている。各センスライン５のチップ両端部には
外部との電気的接続をとるための金バンプ等でできた電
極６が設けられている（図２には、図示されていな
い）。

【００３０】さらに、接続チップ４の一例である単結晶
シリコン製接続チップ７には図４に示したように半導体
イメージセンサチップ１と向き合う方の面に半導体イメ
ージセンサチップ１と同じピッチで配線８ａと電極８が
ある。電極８は対向する半導体イメージセンサチップ１
の電極６との電気的接続をとるために金バンプ等で構成
されている。電気的な接続をとる方法としては、金バン
プ同士を金金共晶結合させる方法、接着剤の中に導電粒
子が分散された異方性導電接着剤を用いる方法等があ
る。ここで、半導体イメージセンサ装置の電気的導通と
機械的結合が同時に行われる。また、電気的導通につい
てだけ考えれば、ワイヤボンド法とは違って、全部の電
極の接続が一括して行われるので、大幅な工数低減が図
られるだけでなく、さらに、接続後は接続部の電極およ
び配線は接続チップ４の下に隠れ外界から保護されるの
で電気的な接続品質の信頼性が高くなる。

【００３１】図５は、単結晶シリコン製接続チップ７
を、どのような方法で半導体イメージセンサチップ１の
電極６と正確に位置合わせして実装するかについて説明
した図である。すなわち、単結晶シリコン製接続チップ
７を半導体イメージセンサチップ１の電極６の上に載せ
てしまうと両者の接続すべき電極同士は隠れてしまって
見えなくなる。そこで本実施例では、単結晶シリコン製
接続チップ７の裏面（接続に寄与しない方の面、つまり
図５では上方の面）にＸ方向位置合わせライン９ａとＹ
方向位置合わせライン９ｂを設け、Ｘ方向についてはＸ
方向位置合わせライン９ａと半導体イメージセンサチッ
プ１上のＸ方向合わせマーク１０が一直線になるように
合わせ、またＹ方向についてはＹ方向位置合わせライン
９ｂと半導体イメージセンサチップ１上の対応するセン
スライン５が一直線になる様に合わせる事で、隠れて見
えない電極同士の位置合わせを行う事ができるような構
成になっている。位置合わせ後は、前記の金バンプ同士
を金金共晶結合させる方法、異方性導電接着剤を用いる
方法等により、機械的・電気的結合を行い、２つの半導
体イメージセンサチップ１を機械的・電気的に一体なも
のにする。

【００３２】図７は本発明にかかる図１に示した実施例
における隣接する半導体イメージセンサチップ１間を接
続する接続チップ４として、ガラス製接続チップ１４を
用いて接続した実施例であり、理解し易いように、わざ
とガラス製接続チップ１４がずれた状態で半導体イメー
ジセンサチップ１上に載った状態を拡大して示した上面
図である。さらに、図８は、図７に示した物について、
前記両者間のずれがない状態での側面の拡大図である。
また、図９は、これらの図中に示されたガラス製接続チ
ップ１４を示した斜視図である。

【００３３】図７及び図８に示した状態は、半導体イメ
ージセンサチップ１とガラス製接続チップ１４を両者の
電極部が重なりあうようにして、電気的な接続をとった
状態を示している（ただし、前述のように図７について
は、図面を見た際の理解を容易にするため、ガラス製接
続チップ１４と半導体イメージセンサチップ１の位置関
係はわざとずらしているので、半導体イメージセンサチ
ップ１の電極６とガラス製接続チップ１４の電極１５
は、ずれた状態になっている）。

【００３４】半導体イメージセンサチップ１の表裏両面
には、図２に示したようなセンスライン５が、一定間隔
で形成されている。各センスライン５のチップ両端部に
は外部との電気的接続をとるための電極６が設けられて
いる。さらに、ガラス製接続チップ１４には図９に示し
たように半導体イメージセンサチップ１と向き合う方の
面に半導体イメージセンサチップ１と同じピッチで配線
１５ａと電極１５が形成されている。

【００３５】なお、図７、図９において、点線で示した
部分は、ガラス製接続チップ１４の透明なガラスを突き
通して見える部分を表している。位置合わせに際して、
上に載せるガラス製接続チップ１４が透明なガラス製で
あるため、下にある半導体イメージセンサチップ１や駆
動基板３上の電極や配線パターンなどと、それと位置合
わせすべきガラス製接続チップ１４表面の電極１５や配
線パターン１５ａが同時に透明なガラス越しに見えるた
め、位置合わせがきわめて容易に行う事が可能である。
これらの部品を組み立てて一体の物にする方法として、
陽極接合法がある。陽極接合法は、単結晶シリコンでで
きた半導体イメージセンサチップ１や駆動基板３の上に
ガラスでできたガラス製接続チップ１４を載せ、全体を
４００℃位に加熱しながら、両者間（ガラス板とシリコ
ン製部品）に数１００ボルトレベルの電圧を暫くかける
と、ガラス板とシリコンが機械的にひっついて一体の物
にする技術である（陽極接合技術については、図面に基
づき後で詳述する）。

【００３６】電気的な接続をとる方法としては、このシ
リコンとガラス板の陽極接合による接合力で、ガラス製
接続チップ１４表面の電極１５が半導体イメージセンサ
チップ１表面の電極６に押しつけられる事により、電気
的な接続を得る事ができる。図８で、電極６と電極１５
はきわめて薄い２つの層が重なり有っているため、あた
かも一体になっているように見えるが、このような電気
的接続が出来た状態を表している。したがって、この方
法によれば、半導体イメージセンサ装置の電気的導通と
機械的結合が同時に行われる。また、電気的導通につい
てだけ考えれば、ワイヤボンド法とは違って、全部の電
極の接続が一括して行われるので、大幅な工数低減が図
られるだけでなく、さらに、接続後は接続部の電極およ
び配線は接続チップ４の下に隠れ、外界から保護される
ので電気的な接続品質の信頼性が高くなる事は先程と同
じである。

【００３７】次に、図１に示した本発明の実施例の製造
方法について説明する。図２０は本発明にかかる半導体
イメージセンサ装置の実施例の半導体イメージセンサチ
ップ１及び駆動基板３の相対的位置関係を合わせた状
態、すなわち本発明の製造方法にかかる第１工程終了後
の一例を示す上面図である。半導体イメージセンサチッ
プ１、４枚はそれぞれ接続部が対向するように長手方向
に４枚並べられる。その両端には駆動基板３も接続部が
半導体イメージセンサチップ１側になるように配列す
る。これらは、接続チップ４で接続するときに電極の位
置関係が合うように相対位置が合わせられている。位置
合わせの方法は、上部よりパターンや電極の位置をモニ
ターしながら位置合わせアーム等を用いて位置をずらし
たり、チップマウンタを使用したりする方法等がある。
なお、半導体イメージセンサ装置としてみた場合、隣接
チップ間の電気的接続を行う部分はセンシングエリアと
しては使えないので、この部分の長さは短い方がよい。
したがって、隣接チップ間の隙間はなるべく小さい方が
よい。実際には、ウェハから半導体チップを切り出す際
のダイシング精度が狙いの場所から±５０ミクロン位は
ずれるので、チッチップが大きめに切れた際にも、両者
間の位置関係が正確であるためには、狙い通りのダイシ
ング精度のチップの場合、約１００ミクロン位の隙間が
あくようにレイアウトする。

【００３８】図２１は本発明にかかる半導体イメージセ
ンサ装置の実施例の半導体イメージセンサチップ１と駆
動基板３を接続チップ４で接続した状態、すなわち本発
明の製造方法にかかる第２工程終了後の一例を示す上面
図である。接続チップ４（より具体的には、既に説明し
た単結晶シリコン製接続チップ７やガラス製接続チップ
１４など）を、半導体イメージセンサチップ１もしくは
駆動基板３の接続部の電極との位置関係を合わせ、接続
（フェイスダウンボンディング）を行う。これにより、
半導体駆動チップ２の実装や、裏面の接続はまだされて
いないが、半導体イメージセンサチップ１が４枚と駆動
基板３が２枚は機械的に一体の物となる。したがって、
この後外力が加わっても半導体イメージセンサチップ１
や駆動基板３の位置関係がずれることが防げる。接続チ
ップ４は、電気的な接続がとれ、かつ機械的に２つの半
導体イメージセンサチップ１間、あるいは半導体イメー
ジセンサチップ１と駆動基板３の間を固定できれば、な
るべく小さい方がよい。

【００３９】我々がサンプルで評価したところ、長さ約
７ｃｍ、幅３．５ｃｍ、厚さ０．３ｍｍのの半導体イメ
ージセンサチップ１間を、幅約２ｍｍ、長さ３．３ｃ
ｍ、厚さ０．３ｍｍの接続チップ４を用いて、次に説明
する異方性導電膜４０により、図２に示したような状態
になるよう接続固定したら、十分実用に耐える品質を得
た。この後、第３工程によって表側の両端の駆動基板３
上に半導体駆動チップ２が実装される。さらにその後、
既に位置関係のでている図示されていない裏面の接続を
接続チップ４で行い、最後に裏面に半導体駆動チップ２
を実装することにより図１に示すような半導体イメージ
センサ装置が完成する。

【００４０】なお、本実施例では、両面がセンシング素
子で構成された両面集積回路について述べたが、片面の
みが集積回路になっているような一般的な素子の場合、
集積回路になっていない方の面を電気的な機能を持たな
い接続チップで位置決め連結後、集積回路側の面の電気
的導通をとるというようなやり方も可能である。

【００４１】次に、異方性導電接着剤を用いた場合の接
続チップ４の接続方法について説明する。図２２は本発
明にかかる半導体イメージセンサ装置の実施例の単結晶
シリコン製接続チップ７の電極上に異方性導電接着剤の
一種であるフィルム状の異方性導電膜４０を仮圧着した
状態を示す斜視図である（図２２では、単結晶シリコン
製接続チップ７を例にとって説明したが、ガラス製接続
チップ１４を接続チップ４として用いる場合でも同様で
ある事は言うまでもない。）。これは第２工程に含まれ
ることで、あらかじめ配線８ａのある側の電極８上に異
方性導電膜４０を適当な形状にして若干の加圧と加熱を
行い仮圧着する。

【００４２】図２３は、図２２の時と同様な要領で半導
体イメージセンサチップ１の接続部に異方性導電膜４０
を仮圧着した状態を示す斜視図である。この様に、接続
の準備作業としての異方性導電接着剤の供給は、接続チ
ップ４側と半導体イメージセンサチップ１、駆動基板３
側のどちらか一方、もしくは両方に行う。なお、図２
２、２３、２４で説明した実施例は、単結晶シリコン製
接続チップ７の一方の面のみに配線８ａや電極８が存在
するような形の場合について説明したが、単結晶シリコ
ン製接続チップ７の両面に配線や電極が存在する様な形
の物を用いれば、図２４の単結晶シリコン製接続チップ
７の上面にも異方性導電膜を取り付ければ、こちら側の
面でも半導体イメージセンサチップ１間を電気的・機械
的に接続する事ができ、片面素子の半導体イメージセン
サチップを２枚重ねて実装する、即ち、立体的なレイア
ウトで両面素子の半導体イメージセンサチップ１を用い
た場合と同様の効果を持たせる事も可能である。

【００４３】ここで異方性導電膜４０について、少し詳
しく説明しておく。異方性導電膜４０は、一般の両面テ
ープのような形態のもので、表裏面ともネバネバとした
タック性を有する厚みが２０μから３０μ位の薄いテー
プ状の接着剤である。このテープ状の接着剤は、表裏面
とも離型紙に挟まれた状態でリールに巻かれて供給され
るのが一般的である。またこのテープ状の薄い接着剤の
部分は、エポキシ系などの有機系材料の中に導電性の直
径数μから＋数μの微粒子が多数分散して存在するよう
な構成になっている。

【００４４】図３１は、異方性導電膜４０による電気的
な接合の仕組みを説明するために、駆動基板３上に半導
体駆動チップ２を異方性導電膜４０を用いて実装した状
態を示す断面図である。異方性導電膜４０を間に挟んで
駆動基板３上に半導体駆動チップ２を基板配線１３と電
極８が丁度重なるように位置合わせして載せた後、両者
間を加熱・加圧すると、異方性導電膜４０は押し縮めら
れて導電粒子５６が直接上下の電極８と基板配線１３の
両者に押しつけられて、両者間の導通がとれる。しか
し、図３１の横方向、即ち、平面方向（水平方向）は導
電粒子５６がお互いに接触していないため、絶縁されて
いるという優れた特徴を持っている。即ち、異方性導電
膜４０は、電気的に垂直方向には導電性、水平方向には
絶縁性を有する材料といえる。さらに、異方性導電膜４
０は、接着剤としての機能を担う有機系の材料の種類、
膜の厚み、導電粒子の種類、導電粒子の密度等によりい
ろいろな種類がある。我々は、電極の仕様が金バンプで
できた面積＝１００μ×４０μ、バンプ高さ１０μ、バ
ンプピッチ１００μの接続チップ４と半導体イメージセ
ンサチップ１を、次の２種類の異方性導電膜４０で接続
し、その接続率の評価を行ったところ、表１に示したよ
うな結果を得た。なお、一つのサンプルでの接続電極数
は１２８０個である。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１の内、上の異方性導電膜は粒子の密度
が低く、接続合格率が不十分であるが、下の方の物は、
粒子密度が高くなった効果で、接続合格率が実用に耐え
得るレベルにあるといえよう。なお、下の方の物のボー
ル（導電粒子）の表面に絶縁膜がコーティングされてい
る理由は、粒子密度が非常に濃いため、１個１個の粒子
が完全にバラバラになれず凝集現象をおこして、図３１
でいう横方向（水平方向）の絶縁性が不十分になる事を
防ぐための対策である。しかし、この絶縁膜は、実装
時、電極や配線接触した部分は加熱・加圧で破れて垂直
方向は電気的な導通がはかられるようになっている。

【００４７】図２４は本発明にかかる半導体イメージセ
ンサ装置の実施例の２枚の半導体イメージセンサチップ
１を単結晶シリコン製接続チップ７で異方性導電膜４０
を用い熱圧着するときの斜視図である。２枚の半導体イ
メージセンサチップ１と単結晶シリコン製接続チップ７
は、電極の位置が合うような位置関係になっている。対
向している電極の間には異方性導電膜４０が介在してい
る。ここで、加熱された熱圧着ヘッド４５が接続部に下
降し圧力を加えることにより半導体イメージセンサチッ
プ１同士２枚の電気的導通と機械的接続が図られる。こ
れは、半導体イメージセンサチップ１と駆動基板３との
接続や、裏面の接続でも同様である。なお、接続に異方
性導電接着剤を用いることにより、接続時の温度が金・
金共晶結合法を用いるときに比べ非常に低くできる（金
・金共晶結合時４００〜５００゜Ｃ、異方性導電膜圧着
時２００゜Ｃ以下）。このために接続工程での作業性、
安全性が向上し、さらに半導体イメージセンサ装置の各
構成部品の品質の劣化も防げる。また、ガラス製接続チ
ップ１４を接続チップ４として採用し、陽極接合法でガ
ラス製接続チップ１４と半導体イメージセンサチップ１
を電気的・機械的に接続するやり方については、既に述
べたので、ここでは省略する。

【００４８】図６は、本発明にかかる半導体イメージセ
ンサ装置の実施例の駆動基板３上への半導体駆動チップ
２を実装する方法、即ち、本発明の製造方法に関する第
３工程の内容を示した斜視図である。半導体駆動チップ
２の裏面には視覚的に認識可能なチップ側＋マーク１１
が４つある。このチップ側＋マーク１１は、例えば両面
ＩＣのパターン露光等に用いられる両面アライナを使用
することにより、能動面のパターンや電極に対し数ミク
ロン以下の高い位置精度で形成する事が可能である。ま
たマークの形は、＋字以外でも四角形や三角形等、位置
合わせに用いる事が可能な形状であればかまわない。

【００４９】一方、駆動基板３には基板側＋マーク１２
が４つ半導体駆動チップ２が正しい位置に実装されたと
きにチップ側＋マーク１１とある決められた位置関係に
なるように形成されている。半導体駆動チップ２を能動
面を下側にして駆動基板３に実装するとき、まず駆動基
板３のおおよその位置に半導体駆動チップ２を置き、そ
れぞれ４ヶ所の基板側＋マーク１２とチップ側＋マーク
１１とをビジョン認識して、基板側＋マーク１２とチッ
プ側＋マーク１１との相対位置が正確に合う様にチップ
の位置を補正することにより、電極１６の位置と半導体
駆動チップ２の能動面側の電極の位置を正確に合せた実
装が出来る。このときビジョン認識は、基板側＋マーク
１２も、チップ側＋マーク１１も上方から直接カメラ等
で行えるので、位置精度の高い実装が可能になる事によ
り、より配線ピッチの狭い高密度実装や高位置精度が要
求されるセンサＩＣの実装にも対応が可能となる。また
実装後にチップ側＋マーク１１と基板側＋マーク１２の
位置を測定する事により、位置検査を正確に行う事もで
きる。

【００５０】図１２は本発明にかかる半導体イメージセ
ンサチップ１の実施例を示す斜視図である。半導体イメ
ージセンサチップ１にはセンスライン５と接続電極２７
が形成されている。ここで、この半導体イメージセンサ
チップ１を図１、図２、図３のように接続チップ４で、
接続する場合は、接続チップ４による一括フェイスダウ
ンボンディング等により行うので、接続後は図２に示す
ように接続部の接続電極２７および配線は接続チップ４
の下に隠れてしまう。そのため、接続後に個々の接続
部の電気的な導通検査を行う事が困難である。接続部
の導通不良を補修することは困難である、等の問題点が
生じる。

【００５１】図１３は本発明にかかる半導体イメージセ
ンサチップ１の上記の問題点を改善した他の実施例とし
て補助電極付き半導体イメージセンサチップ２９を示す
斜視図である。すなわち、各センスライン５の両端の接
続電極２７に隣接し、接続時接続チップには覆われない
場所に補助電極２８が形成されているものである。この
補助電極２８を利用する事により、図１４、図１５、図
１６のように、接続電極２７を利用して接続部の電気
的導通検査、導通不良（オープン）部位の補助電極２
８同士を他の手段によりより電気的に接続する事による
補修、等が可能となり、上述した問題点が解決できる。

【００５２】図１４は、図１３に示したような補助電極
付き半導体イメージセンサチップ２９を用いた場合の導
通不良補修部の一例を示す斜視図である。即ち、図１３
の補助電極２８がついた補助電極付き半導体イメージセ
ンサチップ２９同士を接続チップ４で接続した際、導通
不良補修部を示す斜視図である。この図１４に示した例
では、接続部の導通検査で、６カ所の接続部中の図で一
番手前になるセンスライン５同士と、手前から４番目の
センスライン５同士が電気的に接続されていない状態、
即ち初期的には導通不良であった。そこで、導通不良部
位の補助電極２８同士をワイヤボンド法により金属製の
ワイヤである迂回ライン３０で接続する事によりセンス
ライン５同士の電気的接続が取れ導通不良が補修されて
いる。補修により、この半導体イメージセンサ装置は正
常な動作をする事が可能な良品として扱う事が出来る。
また、迂回ライン３０は、ワイヤボンド法による接続以
外でも半田による接続や、導電性接着剤を用いた接続な
ど、補助電極同士の電気的接続ができれば、どんな方法
で接続しても、どんな材質であっても良い。補修が可能
になる事により歩留まりが向上し、納期短縮、コストダ
ウンが図れる。また、出荷後の接続部の導通不良による
故障の修理も可能となる。

【００５３】図１５は、補助電極付き半導体イメージセ
ンサチップ２９を用いた場合の他の実施例の導通不良補
修部を示す斜視図である。本実施例は、接続チップ３１
の背面（半導体イメージセンサ１との接続面の裏面）に
接続面と同じ様なレイアウトでセンスライン５と対応す
るように補修用配線３３と補修用電極３２が形成され、
補修に利用している点が、図１４の実施例と異なってい
るものである。この接続部でも一番手前と四番目のセン
スライン５同士が導通不良であった。そこで、導通不良
であったセンスライン５の補助電極２８をそれぞれ一番
近い位置にある補修用電極３２と接続し補修する。これ
によりセンスラインを通る信号の経路は例えば、右側か
ら左側の半導体イメージセンサチップ１に伝達されると
すれば、正常な接続部はセンスライン５、センサ側接続
電極２７（見えない）、接続チップ側接続電極（見えな
い）、接続チップ側接続配線（見えない）、接続チップ
側接続電極（見えない）、センサ側接続電極２７（見え
ない）、センスライン５となり、補修部はセンスライン
５、補助電極２８、迂回ライン３４、補修用電極３２、
補修用配線３３、補修用電極３２、迂回ライン３４、補
助電極２８、センスライン５となり導通が図られる。ま
た補修用電極及び補修用配線の位置や形状、材質は補修
に使用できるものであればどんなものでもよい。

【００５４】例えば、接続チップ背面中央部に大きめの
補修用電極を設けて補修時の迂回ラインの中継点とし、
補修用配線は設けないものなども考えられる。本実施例
のように補修用電極等を設けて補修時に利用すると、一
カ所の迂回ラインが短くできるので、補助電極同士を接
続するのに比べて、近距離のワイヤリングで済むのため
ワイヤボンド装置等の配線装置で簡単に補修（接続）で
きる上、補修後の外力や環境に対する信頼性も向上す
る、等の優れた点がある。

【００５５】図１６は、本発明にかかる半導体イメージ
センサ装置の他の実施例の接続部の導通検査を示す斜視
図、すなわち補助電極２８付きの半導体イメージセンサ
チップ２９同士を接続チップ４で接続した後、補助電極
２８を用いて導通検査を行っている状態の一例を示した
斜視図である。ここでは、接続部の対応するそれぞれの
センスライン５の補助電極２８にプローバピン３５をあ
て接続抵抗等を測定する事により導通検査を行う。全て
の対応するセンスライン５同士の補助電極２８上を順次
プロービングすることにより導通検査を行う。同様にし
て他の接続部の導通検査も行う事により導通不良が存在
する場合その場所がどの接続部位のどのセンスラインで
あるか特定できる。この後、導通不良部位は図１４や図
１５に示したような方法で補修を行う。また、接続部の
電気的特性の測定やメンテナンスにも図１６に示すよう
に補助電極２８を利用できる。検査方法は、補助電極２
８同士の導通を確認できるものであれば、どんな方法で
も構わない。

【００５６】また、図１３、図１４、図１５に示したよ
うな、補助電極２８を用いた補修や検査は半導体イメー
ジセンサチップ１同士の接続部のみでなく、駆動基板３
にも補助電極を設ける事により、半導体イメージセンサ
チップ１と駆動基板３との接続部でも可能であることは
いうまでもない。

【００５７】次に、本発明に陽極接合法を適用した場合
について詳細に説明する。図２７は、本発明の一実施例
として陽極接合法を用いて、ガラス製接続チップ１４と
半導体イメージセンサチップ１を化学的に結合し、一体
なものにする方法の原理を説明したものである。まず、
金属等の導電性材料でできたベース台４７と接合電極４
６の間に接合用電源４８を挿入し、両者の間に接合電極
４６側がマイナス、ベース台４７側がプラスの適当な電
圧がかけられる状態にする。さらに、ベース台４７を約
４００℃に加熱し、この上に接合したいＳｉウェハ（図
２７の例では、半導体イメージセンサチップ１が２枚）
を載せ、そのさらに上に接合したいガラス（硬質ガラ
ス、図２７の例では、ガラス製接続チップ１４）を載
せ、そのガラスの上に接合電極４６を載せて、接合用電
源４８から４００Ｖ位の電圧をかけて、ガラス製接続チ
ップ１４と半導体イメージセンサチップ１の間に４００
Ｖの電圧を４００℃の加熱環境下でかける（即ち、図２
７のシリコン板とガラスの重なりあった部分には、下側
がプラス、上側がマイナス方向の電解がかかった状態に
なる）。このようにすると、パイレックスガラス中に含
まれるナトリウムイオン（Ｎａ+ ）が、図２７の上方、
つまり接合電極４６に近い方の側に吸い寄せられて、シ
リコン板近傍側はシリコンのみが残り、シリコンとシリ
コン同士で強力にくっついて、機械的に一体なものにな
る。これが、陽極接合法の基本的な原理である。なお、
うまく接合するためには、接合する面の表面状態が両方
とも平滑で清浄である必要がある。

【００５８】図２５と図２６は、上述のような陽極接合
法で半導体イメージセンサチップ１間を接合する際に用
いるガラス製接続ブリッジ１４の一例を示し、図２５は
平面図、図２６は図２５に示したＡ−Ａ’で切断したと
きの状態を示す断面図である。

【００５９】図２５でハッチングで示した凸部５０は図
２６に示したように、配線１５ａ等で示した他の部分に
比べて少し（約２〜３ミクロン位）高くなっている。凸
部５０以外の部分はすべて同じ高さで、この部分に配線
１５ａや電極１５が配置されている。

【００６０】図２８は、このような構造のガラス製接続
チップ１４を用いて半導体イメージセンサチップ１を２
枚電気的・機械的に接合した状態を示す半導体イメージ
センサ装置の接続チップで接続した部分を拡大して示し
た長手方向できった場合の断面図である。ガラス製接続
チップ１４は、凸部５０で半導体イメージセンサチップ
１のシリコン層５１に接触して、陽極接合法により両者
間が化学的に結合して一体なものになっている。この両
者間の結合する力により、半導体イメージセンサチップ
１上のアルミニウム製のセンスラインとガラス製接続チ
ップ１４の電極１５が機械的に押しつけられて、電気的
な導通がとるように構成されている。

【００６１】図２９に示したのは、図２５に示したガラ
ス製接続チップ１４とは異なる他の実施例であるガラス
製接続チップ５２を示す平面図であり、図３０はそのＡ
−Ａ’断面の断面図である。図２５、図２６に示した例
に対し、凸部５４をより大きくするために、配線５３ａ
を３本づつたばねて凸部５４の間を通しているのが、違
いである。こうする事により、図２５・図２６の例より
も、大きな接合面積が得られ接合の安定性や強度がより
おおきくできる。

【００６２】以上、説明してきた様な方法を用いれば、
全部を単結晶シリコンで構成したものや透明なガラス板
と単結晶シリコンが混在した物の２通りの半導体イメー
ジセンサ装置を実現する事ができる。図３２は本発明に
かかる他の実施例を示す上面図である。図３３は、図３
２のＡ−Ａ’断面図である。さらに図３４は、図３２に
示したサイド補強板６０の形状を示す斜視図である。本
実施例は、図１に示した実施例に対し、半導体イメー
ジセンサチップ１を６枚つないだ仕様である事と、機
械的な強度を高めるための補強部材としてサイド補強板
６０を２枚半導体イメージセンサ装置の両側の側面に常
温硬化型接着剤６１で取り付けた、という２つの内容だ
けが異なった実施例である。本実施例の場合、図１に示
した実施例に対し半導体イメージセンサ装置の全長が長
く、装置全体としての剛性や強度などの面で劣るため、
強度不足やワークのたわみや歪みによる不具合が懸念さ
れる。この問題点を解決するために、本実施例ではサイ
ド補強板６０を取り付けている。

【００６３】サイド補強板６０は、半導体イメージセン
サ装置の全長と同じ長さで、半導体イメージセンサチッ
プ１や駆動基板３が挿入されるための取付け溝６２があ
る細長い板状の部材である。この取付け溝６２は、サイ
ド補強板６０を、半導体イメージセンサチップ１や駆動
基板３に取り付けるときのガイドとなり、これらの部品
のサイド補強板６０の幅方向に対する位置決めが安定す
るだけでなく、接着剤だまりとしての機能も有し、接着
機能を満たすための十分な接着剤量の保持にも役立つ。
接着剤はサイド補強板６０の材質が、半導体イメージセ
ンサチップ１や駆動基板３に用いられているシリコンと
異なるの場合でも、接着剤硬化時の熱膨張率の違いによ
る影響を排除するために常温硬化型接着剤６１を使用し
ている。

【００６４】なお本実施例では補助的な補強部材として
半導体イメージセンサ装置の両サイドに取付け溝６２を
有するサイド補強板６０を常温硬化型接着剤６１を用い
て固定する場合を取り上げたが、補強部材は受光面領
域への影響がなく必要な強度が確保できるものであれ
ば、その形状や取付位置等はこの限りではない。また
取付方法についても接着剤を用いる方法でなくても、例
えば半導体イメージセンサ装置の側面にサイド補強板６
０の溝をくい込ませる等半導体イメージセンサ装置と補
強部材とが機械的に一体になるなら、どの様な方法を用
いてもかまわない事は言うまでもない。

【００６５】図３５は、本発明にかかる半導体イメージ
センサ装置の他の実施例を示す平面図である。即ち、半
導体駆動チップ２から発生する熱を逃がし、半導体駆動
チップ２が高温になり、動作が不安定になるのを防ぐた
めに、図１に示した実施例に加えて、駆動基板３上に放
熱板６３を取付けた実施例である。さらに図３６は、放
熱板６３の取付及び半導体イメージセンサ装置をさらに
外部のフレーム６６に取り付ける部分の拡大断面図であ
る。放熱板６３は、半導体駆動チップ２を包み込むよう
な形状で、駆動基板３上に接着剤６８により固定されて
いる。放熱板６３には、さらに、半導体イメージセンサ
装置をフレーム６６に取り付けるためのフレーム取り付
け穴６４が設けられ、ネジ６７等を用いて固定する。こ
れにより、放熱とフレーム６６へ取り付けて半導体イメ
ージセンサ装置自身を支えるという２つの機能を合わせ
持つ事ができ、部品点数の削減により、工数削減を図れ
る。

【００６６】また、両面デバイスの場合、下面にも半導
体駆動チップ２が必要になるので、上面同様に下面放熱
板６５を取り付けている。ここでは、フレーム取り付け
機構は上面の放熱板６３が持っているので、下面は駆動
基板３よりやや小さい物を取り付けている。放熱板の材
質としては、例えばアルミニウム合金の様に熱伝導がよ
く、強度、寸法精度の高いものが望ましい。放熱板の形
状は、半導体駆動チップ２からの発熱量と放熱量の関係
やフレーム取り付け形状、半導体駆動チップ２と駆動基
板３の大きさ、位置関係より厚み逃げ加工等の寸法が決
まる。

【００６７】図３７は本発明にかかる半導体イメージセ
ンサ装置の他の実施例を示す上面図である。本実施例で
は、駆動基板は単結晶シリコン板であり、さらに表面に
半導体イメージセンサチップ１を駆動するための能動素
子が形成されている。すなわち、図１の半導体駆動チッ
プ２が実装されている駆動基板３を駆動能力内蔵基板７
０に置き換えた実施例である。駆動能力内蔵基板７０
は、駆動基板３がただ単に半導体駆動チップ２を実装す
るための電極と配線機能のみ有する基板であるのに対
し、トランジスタ等を含む集積回路としての機能を有す
る物である。

【００６８】駆動能力内蔵基板７０を用いる事により駆
動チップが省略でき、以下に述べるような優れた点が考
えられる。駆動基板上へのチップ実装が不要となり、部品点数の
削減・工数削減が出来る。また、チップ実装による不良
や、接続部の外界からの影響がなくなることにより、歩
留まりの向上や、信頼性の向上が図れる。チップ実装スペースを考慮せずに駆動基板のレイアウ
トを設計できるので、基板の小型化が可能となる。放熱板を取り付ける場合、駆動チップによる基板上の
段差がなくなるので、放熱板の逃げ加工が不要になり、
密着面積が広がり接合強度及び放熱性が向上し、放熱板
の形状も単純化できる。

【００６９】また、駆動基板に能動素子が形成されてい
る実施例としては図３７に示した実施例以外にも、半導
体駆動チップ２の持つすべての機能を駆動能力内蔵基板
７０に集積回路として内蔵させるのではなく、一部分の
機能を外付けチップで補う様な構成で、補助的な駆動チ
ップを実装し、駆動基板と駆動チップで駆動能力を分担
する方法等が考えられる。この場合、それぞれの集積回
路の集積度は図１や、図３７の例より低く出来るので、
駆動基板、駆動チップの部品単体での歩留まりの向上が
期待できる。

【００７０】図３８は本発明にかかる複数チップ実装型
半導体イメージセンサ装置の他の実施例を示す上面図で
ある。本実施例は、両端の半導体イメージセンサチップ
１と駆動基板７２の接続に、半導体能動素子が形成され
ている駆動能力内蔵接続チップ７１を使用し、駆動基板
上７２上には他のチップ（駆動チップ）を実装していな
いものである。駆動能力内蔵接続チップ７１は、接続チ
ップ４がただ単に電極と配線のみで構成される基板のよ
うなものであるのに対し、トランジスタ等を含む集積回
路としての機能を有する、つまり半導体駆動チップのレ
イアウトを平面的でなく、立体的にする物である。

【００７１】駆動能力内蔵接続チップ７１を用いる事に
より、以下に述べるような優れた点が考えられる。駆動チップを省略できるため部品点数削減、工数削減
が出来る。駆動チップ実装スペースを考慮せずに駆動基板７２の
レイアウトを設計できるので、基板の小型化が可能とな
る。半導体イメージセンサチップ１上のセンスラインから
の信号を処理してから駆動基板７２に伝達できるので、
駆動能力内蔵接続チップ７１の駆動基板７２側の電極数
は、センスラインの本数より大幅に小さくできる。これ
により、駆動基板７２側の接続は電極ピッチ、電極面積
を広くできるため接続が容易かつ、確実に行える。

【００７２】また、接続チップに能動素子が形成されて
いる実施例としては図３８に示した実施例以外にも、
駆動基板上に補助的な駆動チップを実装し、接続チップ
と駆動チップで駆動能力を分担する方法や、駆動能力
内蔵駆動基板との組み合わせる方法や、駆動能力内蔵
接続チップから直接外部のシステムへ接続して、駆動基
板も省略してしまう方法、等が考えられる。

【００７３】以上までの説明は、単結晶シリコン製接続
チップ７やガラス製接続チップ１４を用いて、半導体イ
メージセンサチップ１間や半導体イメージセンサチップ
１と駆動基板３間を接続する方法について詳細に説明し
てきた。図３９及び図４０は、本発明の他の実施例とし
て、半導体イメージセンサチップ１間の接続を例にとっ
て、これら両者間を接着剤等の接合層６９で機械的に固
定し（図３９）、その後、接続ライン８０で両者の対応
するセンスライン５間の電気的接続をとる方法を示して
いる。接続ライン８０の形成方法としては、導電性ペー
ストを印刷する方法、あるいはこのようなペーストをジ
ェットノズルで接続部分に直接吹き付けて描画して形成
するような方法等が考えられる。この方法では、半導体
イメージセンサチップ１間の機械的な接続と電気的な接
続の両機能を別々に満たすように半導体イメージセンサ
装置を作るので、構造が簡単になったり、接続の補修が
容易になるなど、接続チップ４を用いる方法を補間する
ような効果がある。

【００７４】接着剤を使用した半導体イメージセンサ装
置の他の実施例を図４１に示す。半導体イメージセンサ
チップ１と半導体イメージセンサチップ１を隣接して並
べ、サイド補強板６０を接着する。次に、センスライン
５間の電気的接続を取るために、導電ペーストを印刷し
接続ライン８０を形成する。この方法では、半導体イメ
ージセンサチップ１をセンスライン５の主方向に対し
て、精度良く配置することができ、半導体イメージセン
サ装置の位置検出精度が向上するとともに、接続の補修
が容易になる効果がある。

【００７５】本発明は、複数の半導体チップを組み合わ
せて機能を発揮するような電子装置の構造について、半
導体イメージセンサ装置を例にとって内容を詳述した
が、この構造は高密度実装を必要とするマルチチップモ
ジュールを使用した各種電子装置にも使える事は言うま
でもない。

【００７６】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、今回一
例として取りあげた半導体イメージセンサ装置の場合、
半導体イメージセンサチップと駆動基板の接続に接続チ
ップを用いることにより電気的導通と機械的強度が同時
に得られ、簡単な構造で強度と信頼性を両立した高性能
の複数チップ実装型半導体イメージセンサ装置が得られ
るという効果がある。

【００７７】またこの発明を各種電子装置に適応した場
合、配線基板が不要となり部品点数を減らすことがで
き、さらに従来の実装構造と比較して半導体チップ間の
距離を狭めることが可能となり、そのため実装の高密度
化とシステムの高速化がはかれる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例の上面図である。

【図２】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例の接続部拡大上面図である。

【図３】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例の接続部拡大側面図である。

【図４】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例の単結晶シリコン板製接続チップの下方斜視図であ
る。

【図５】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例の単結晶シリコン板製接続チップを位置合わせする
状態を示す斜視図である。

【図６】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例の駆動チップを位置合わせする状態を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の他
の実施例のガラス製接続チップを位置合わせする状態を
示す斜視図である。

【図８】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例のガラス製接続チップを用いた場合の接続部拡大側
面図である。

【図９】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の実
施例のガラス製接続チップの斜視図である。

【図１０】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の単結晶シリコン板製駆動基板の平面図である。

【図１１】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例のガラス製駆動基板に半導体駆動チップを位置合
わせしている状態を示す斜視図である。

【図１２】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の半導体イメージセンサチップを示す斜視図であ
る。

【図１３】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の半導体イメージセンサチップで補助電極を有す
る場合の斜視図である。

【図１４】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の導通不良部分を補修した状態を示す斜視図であ
る。

【図１５】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
他の実施例の導通不良部分を補修した状態を示す斜視図
である。

【図１６】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の導通検査している状態を示す斜視図である。

【図１７】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の半導体駆動チップが実装された駆動基板を詳細
に示した平面図である。

【図１８】図１７に示した実施例の駆動基板の半導体駆
動チップが実装されていない状態での一部分を拡大して
詳細に示した平面図である。

【図１９】図１７に示した実施例に用いられている半導
体駆動チップの能動面側の一部分を拡大して詳細に示し
た平面図である。

【図２０】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の半導体イメージセンサチップ及び駆動基板の相
対的位置関係を合わせた状態を示す平面図である。

【図２１】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の半導体イメージセンサチップ及び駆動基板を接
続チップで接続した状態を示す平面図である。

【図２２】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の接続チップの電極部表面に異方性導電膜を仮圧
着した状態を示す斜視図である。

【図２３】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の隣接する２つの半導体イメージセンサチップの
電極部表面に異方性導電膜を仮圧着した状態を示す斜視
図である。

【図２４】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の隣接する２つの半導体イメージセンサチップ間
を接続チップで異方性導電膜を用いて熱圧着する状態を
示す斜視図である。

【図２５】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
他の実施例のガラス製接続チップを詳細に示す平面図で
ある。

【図２６】図２５に示した実施例のガラス製接続チップ
のＡ−Ａ’断面でみた断面図である。

【図２７】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例のガラス製接続チップを陽極接合法で半導体イメ
ージセンサチップに接合する原理を示す図である。

【図２８】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の図２５・図２６に示したガラス製接続チップを
用いて半導体イメージセンサチップ１を陽極接合法で接
続した状態を示す断面図である。

【図２９】図２５に示した実施例のガラス製接続チップ
の異なる実施例を詳細に示す平面図である。

【図３０】図２９に示した実施例のガラス製接続チップ
のＡ−Ａ’断面でみた断面図である。

【図３１】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の駆動基板上の半導体駆動チップ実装部を拡大し
て示した断面図である。

【図３２】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例のサイド補強板を取り付けたものを示す平面図で
ある。

【図３３】図３２に示した実施例のＡ−Ａ’断面図であ
る。

【図３４】図３２に示した実施例にあるサイド補強板の
みを取り出して示した斜視図である。

【図３５】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例の放熱板を取り付けたものを示す平面図である。

【図３６】図３５に示した実施例にある放熱板装着部近
傍を拡大して詳細に示した断面図である。

【図３７】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例で駆動基板と半導体駆動チップが一体になった駆
動能力内蔵基板を用いたものを示す平面図である。

【図３８】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
実施例で左右両端の半導体イメージセンサチップと駆動
基板とを接続する接続チップが半導体駆動チップの機能
と一体になった駆動能力内蔵接続チップを用いたものを
示す平面図である。

【図３９】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
他の実施例の隣接する半導体イメージセンサチップ間を
接合層を用いて機械的に一体にした状態を示す斜視図で
ある。

【図４０】図３９に示したものに対して、隣接する半導
体イメージセンサチップ間を接続ラインで接続した状態
を示す斜視図である。

【図４１】本発明にかかる半導体イメージセンサ装置の
他の実施例の隣接する半導体イメージセンサチップ間を
サイド補強板で接続した状態を示す斜視図である。

【図４２】従来の半導体イメージセンサ装置の例を示す
斜視図である。

【図４３】図４２に示した従来例を下方より見た斜視図
である。

【符号の説明】

１半導体イメージセンサチップ２半導体駆動チップ３駆動基板３ａ単結晶シリコン製駆動基板４接続チップ５センスライン６電極７単結晶シリコン製接続チップ８電極８ａ配線９ａＸ方向位置合わせライン９ｂＹ方向位置合わせライン１０Ｘ方向合わせマーク１１チップ側＋マーク１２基板側＋マーク１３基板配線１４ガラス製接続チップ１５電極１５ａ配線１６電極２０半導体駆動チップ用電極２１センスライン用電極２２外部接続用電極２４ガラス製駆動基板２５裏面駆動チップ用電極２６電極２７接続電極２８補助電極２９補助電極付き半導体イメージセンサチップ３０迂回ライン３１接続チップ３２補修用電極３３補修用配線３４迂回ライン３５プローバピン３８ａ入力用電極３８ｂ制御・出力用電極３９入力処理回路４０異方性導電膜４５熱圧着ヘッド４６接合電極４７ベース台４８接合用電源５０凸部５１シリコン層５２ガラス製接続チップ５３電極５３ａ配線５４凸部５６導電粒子６０サイド補強板６１常温硬化型接着剤６２取り付け溝６３放熱板６４フレーム取り付け用穴６５下方放熱板６６フレーム６７ネジ６８接着剤６９接合層７０駆動能力内蔵基板７１駆動能力内蔵接続チップ７２駆動基板７３ワイヤ７４基板側ワイヤ電極７５センサ側ワイヤ電極７６補強材８０接続ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平4−284666 (32)優先日平４(1992)10月22日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平5−29493 (32)優先日平５(1993)２月18日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者斉藤豊東京都江東区亀戸６丁目31番１号セイコー電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の半導体チップを機械的および電気
的に接続する両方の機能を有する接続手段と複数の半導
体チップを有する事を特徴とする電子装置。
【請求項２】前記複数の半導体チップを機械的および
電気的に接続する手段として、両者間を接続するための
接続チップを有することを特徴とする請求項１記載の電
子装置。
【請求項３】前記接続チップは、単結晶シリコン板の
表面に配線及び電極が形成されていることを特徴とする
請求項２記載の電子装置。
【請求項４】前記接続チップは、単結晶シリコン板に
配線及び電極が形成されている方の面と反対側の面にも
パターンが形成されていることを特徴とする請求項２記
載の電子装置。
【請求項５】前記接続チップは、単結晶シリコン板で
配線、電極、回路素子が形成されている事を特徴とする
請求項２に記載の電子装置。
【請求項６】前記接続チップは、ガラス基板の表面に
配線及び電極が形成されていることを特徴とする請求項
２記載の電子装置。
【請求項７】前記接続チップは、ガラス基板の表面に
凹凸を設け、その凹部にのみ配線及び電極が形成されて
いることを特徴とする請求項２記載の電子装置。
【請求項８】前記電子装置は、放熱板を有する事を特
徴とする請求項１記載の電子装置。
【請求項９】前記放熱板は、ネジ止め用の穴を有を有
する事を特徴とする請求項８記載の電子装置。
【請求項１０】半導体チップと半導体チップを実装し
た基板、および前記半導体チップと半導体チップを実装
した基板を機械的および電気的に接続する両方の機能を
有する接続手段を有する事を特徴とする電子装置。
【請求項１１】前記半導体チップと半導体チップを実
装した基板を機械的および電気的に接続する手段とし
て、両者間を接続するための接続チップを有することを
特徴とする請求項１０記載の電子装置。
【請求項１２】前記半導体チップを実装した基板は、
単結晶シリコン板の表面に配線及び電極が形成されてい
るものであることを特徴とする請求項１０記載の電子装
置。
【請求項１３】前記半導体チップを実装した基板は、
ガラス基板の表面に配線及び電極が形成されていること
を特徴とする請求項１０記載の電子装置。
【請求項１４】前記半導体チップは、回路素子パター
ンを形成した面を基板に対向する向きに、フェイスダウ
ン実装されていることを特徴とする請求項１０記載の電
子装置。
【請求項１５】複数の半導体チップと前記半導体チッ
プを電気的に接続する手段と前記半導体チップの外周に
補強部材を有することを特徴とする電子装置。
【請求項１６】前記補強部材は、取付け溝を有する事
を特徴とする請求項１４記載の電子装置。
【請求項１７】前記補強部材の取付け溝は、補強部材
の幅方向の中央位置ではないところに設定されている事
を特徴とする請求項１５記載の電子装置。
【請求項１８】複数の半導体チップの相対位置を合わ
せる第１工程と前記複数の半導体チップを前記接続チッ
プを用いて機械的接続と電気的接続を同時に行う第２工
程からなる電子装置の製造方法。
【請求項１９】前記第２工程は、異方性導電接着剤を
接続部位に供給する工程と、接続部位を熱圧着する工程
とを含む請求項１７に記載の電子装置の製造方法。
【請求項２０】前記第２工程は、ガラス製部材の接続
チップを用いて陽極接合法で接続部位を接合する事を特
徴とする請求項１７に記載の電子装置の製造方法。
【請求項２１】複数の隣接する半導体チップを接着剤
で接続した後、前記半導体チップ間を電気的に接続する
事を特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２２】前記の電気的な接続は、導電性材料の
印刷により行う事を特徴とする請求項２０に記載の電子
装置の製造方法。
【請求項２３】前記の電気的な接続は、導電性材料の
吹き付け描画により行う事を特徴とする請求項２０に記
載の電子装置の製造方法。