JPH06350800A - 光ファイバアレイを有する基板の認識方法及びその基板を用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバアレイプレートの光ファイバアレ
イを認識し、この光ファイバアレイ境界面から所定の位
置に半導体素子を実装することで光量むら等の品質劣化
を防ぐ。 【構成】 ステージ５上の光ファイバアレイプレート１
に光源４から光を照射してその透過光を認識手段３にて
検出し光透過率の差にて光ファイバアレイ２を認識して
光ファイバアレイ２の境界面を認識することで、その境
界面から所定の間隔をおいて境界面に対して平行に半導
体素子を実装し、光路系において照明光が光ファイバア
レイ２を通過する距離のばらつきを無くし、局所的な光
量の損失を防止し、均一に原稿を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原稿情報を光学的に読み
取り電気信号に変換するイメージセンサ等に使われる光
ファイバアレイを有する基板の認識方法、及びその基板
上へのパターン形成方法、並びに半導体装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】イメージセンサは、縮小型、密着型、完
全密着型の三種類に大別することができる。その中で
も、完全密着型イメージセンサはレンズを使用しないた
め光学系を無調整とすることができると言う利点があっ
たが、そのほとんどが受光素子を薄膜により形成してい
るため、光応答速度、Ｓ／Ｎ等に問題があった。

【０００３】そこで最近では、フリップチップ実装方法
を使って、光ファイバアレイを原稿面と受光素子間に介
在させることにより、結晶型の受光素子を使用できる完
全密着型イメージセンサが提案されている。このイメー
ジセンサはコンパクト性、組立工数、低コスト性、また
その性能において注目されている。

【０００４】以下図面を参照しながら、上記した光ファ
イバアレイを有する基板の構造及び従来の光ファイバア
レイを使った完全密着型イメージセンサについて説明す
る。

【０００５】図４は、光ファイバアレイを有する基板
（以下、光ファイバアレイプレートと称す）の上面図で
ある。２１は光ファイバをアレイ状に挟み込んでいる基
板で、透明あるいは不透明なガラス基板で形成されてい
る。２２は光ファイバが複数個アレイ状に束ねられて構
成された光ファイバアレイである。２３は認識マーク
で、基板２１の端面に対して所定位置に厚膜印刷あるい
はフォトリソグラフィー等により形成されている。

【０００６】図５（ａ）は、基板２１の端面に対して光
ファイバアレイ２２の境界面が平行に形成されていない
光ファイバアレイプレートにおいて、認識マーク２３を
基準にして、回路導体層２６及びその取り出し電極２７
が形成されたものの上面図である。図５（ｂ）は、図５
（ａ）と同様の条件下において、認識マーク２３を基準
として半導体イメージセンサチップ２８を実装した状態
を示したものの上面図である。半導体イメージセンサチ
ップ２８は、フリップチップ実装方法により複数個実装
されている。

【０００７】図６は、従来の光ファイバアレイを使った
完全密着型イメージセンサの構造を示すものである。２
１は光ファイバアレイプレートの基板で、２２は光ファ
イバアレイプレート内部に形成されている光ファイバア
レイである。２３は回路導体層２６とその取り出し電極
２７を光ファイバアレイプレート上に形成する時、及び
半導体イメージセンサチップ２８を実装する時の基準と
なる認識マークである。２６は基板２１上に形成された
回路導体層であり、厚膜印刷あるいはフレキシブルなフ
ィルム配線基板を接着することにより形成されている。
２７は回路導体層２６からの取り出し電極であり、半導
体イメージセンサチップ２８の電極に形成されたバンプ
３０と電気的接続を取る。２８は半導体イメージセンサ
チップで、２９は半導体イメージセンサチップ２８に設
けられている受光素子である。３１は半導体イメージセ
ンサチップ２８を光ファイバアレイ２２上に固定するた
めの光硬化型絶縁樹脂である。３２は読み取り原稿、３
３は光ファイバアレイ２２を透過して読み取り原稿３２
を照射する光源である。

【０００８】以上のように構成された従来の完全密着型
イメージセンサの製造方法を以下に説明する。

【０００９】まず、基板２１により複数個の光ファイバ
をアレイ状に挟み込んで光ファイバアレイ２２を有する
光ファイバプレートを形成し、この光ファイバアレイプ
レート上の２点に、厚膜印刷あるいはフォトリソグラフ
ィーにより認識マーク２３を形成する。この認識マーク
２３は、光ファイバアレイプレートの基板２１の端面に
対して所定の間隔をおいて形成されている。次に、認識
マーク２３に対して基板をアライメントして、回路導体
層２６及びその取り出し電極２７を厚膜印刷により形成
する。

【００１０】こうして出来た実装基板上に光硬化型絶縁
樹脂３１を必要量塗布し、その上に半導体イメージセン
サチップ２８をバンプ３０と取り出し電極２７が当接す
るように押し当てる。その後、半導体イメージセンサチ
ップ２８の受光素子２９が形成されている面の反対側よ
り圧力を加え、バンプ３０と取り出し電極２７を圧着
し、光ファイバアレイプレートの裏面より紫外線を照射
して光硬化型絶縁樹脂３１の硬化を行う。この光硬化型
絶縁樹脂３１の硬化時の収縮力により、バンプ３０と取
り出し電極２７は、物理的及び電気的に接合する。この
様にして半導体イメージセンサチップ２８を光ファイバ
アレイプレート上に実装してイメージセンサとする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法で実装された半導体イメージセンサチップ２８の位
置は、図５（ｂ）に示すように、光ファイバアレイプレ
ートの基板２１の端面や認識マーク２３に依存した位置
であるため、多チップで構成されているイメージセンサ
の場合、光ファイバアレイ２２の境界面からの間隔が全
チップにおいて一定とならない。その原因としては、通
常のスクリーン印刷法にて形成した認識マーク２３や厚
膜取り出し電極２７の印刷の位置ずれのために、半導体
イメージセンサチップ２８の実装位置が所定の位置から
ずれることがあるが、最も大きな原因と思われるもの
は、光ファイバアレイプレート作製時において基板２１
の端面と光ファイバアレイ２２の境界面が平行になって
いないということである。

【００１２】このような完全密着型イメージセンサにお
いては、上部の光源３３からの光が光ファイバアレイプ
レートの光ファイバアレイ２２を斜めに透過して読み取
り原稿３２を照明するという構成になっている。ここ
で、ソーダガラス等の通常の透光性基板に比べて光ファ
イバアレイ２２は光透過率が低いため、照明光路中光フ
ァイバアレイ２２を通過する距離にばらつきがあると、
距離が長いほど光量の損失を招き、その結果光量むらを
引き起こすという問題点を有していた。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、光フ
ァイバアレイを有する基板における光ファイバアレイ境
界面を認識する認識方法、及び半導体素子の実装位置を
光ファイバアレイの境界面から一定にして照明光路中光
ファイバアレイを通過する距離のばらつきを無くすこと
ができる半導体装置の製造方法、並びに半導体装置を提
供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明の光ファ
イバアレイを有する基板の認識方法は、基板を保持する
ステージと、センサ面に到達した光を電気信号に変換す
るエリアセンサを具備した認識手段と、ステージを挟ん
で認識手段と反対側にある光源とを備えた認識装置を用
い、光ファイバアレイを有する基板をステージ上に置
き、光源により基板を照明し、光ファイバアレイを有す
る基板の光ファイバアレイを透過してきた光を認識手段
により認識することを特徴とし、さらにステージを認識
手段と光源との距離を一定に保ちながら移動させ、任意
の二点における光ファイバアレイとその他の部分の境界
を認識して光ファイバアレイ境界面を認識することを特
徴とする。

【００１５】本願の第２発明の光ファイバアレイを有す
る基板上へのパターン形成方法は、上記方法で光ファイ
バアレイ境界面を認識し、光ファイバアレイ境界面に対
して一定の間隔をおいて、平行に回路導体層及びその電
極を形成することを特徴とする。

【００１６】本願の第３発明の半導体装置は、上面に回
路導体層及びその電極を形成した光ファイバアレイを有
する基板と、光ファイバアレイを有する基板の上面に光
硬化型絶縁樹脂を介してイメージセンサなどの半導体素
子を配置し、半導体素子の素子面の反対側より加圧して
光ファイバアレイを有する基板の所定の位置に回路導体
層の電極と半導体素子の素子面に形成した電極を当接さ
せた状態で紫外線を照射して光硬化型絶縁樹脂を硬化し
て半導体素子を固定し且つ電気的に接続した半導体装置
において、光ファイバアレイを有する基板の光ファイバ
アレイ境界面から所定の間隔をおいて形成される回路導
体層の電極の位置ずれ以上に回路導体層の電極の寸法を
長く形成するとともに、光ファイバアレイ境界面から所
定の間隔をおいて半導体素子を配置したことを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】本発明によれば、光ファイバアレイを有する基
板の光ファイバアレイとその他の部分との境界面をそれ
らの光透過率の違いによって認識手段にて確実に認識す
ることができる。そして、回路導体層及びその取り出し
電極を形成する際にその境界面に対して一定間隔をおい
て形成することにより、実装した半導体素子と光ファイ
バアレイ境界面との平行度がずれて照明光の光ファイバ
アレイ部の通過距離にばらつきを生じることがなくな
り、その結果照明光量むら等の品質劣化を防ぐことがで
きる。更に、回路導体層及びその取り出し電極を形成す
る際に予め厚膜印刷での印刷ずれを考慮して取り出し電
極を位置ずれ寸法以上に長く形成しておくことにより、
印刷ずれがあっても取り出し電極と半導体素子の電極が
確実に当接した状態で半導体素子を実装することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例の光ファイバアレイ
プレートの認識方法、及びそれを使った完全密着型イメ
ージセンサとその製造方法について、図１〜図３を参照
しながら説明する。なお、従来と同一工程については図
４も参照して説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施例における光ファイ
バアレイプレートの認識方法の概略図を示すものであ
る。図１において、１は光ファイバアレイプレート、２
は光ファイバアレイプレート１内部に形成されている光
ファイバアレイである。３は認識手段、４は光源であ
り、光源４にて下方向から光ファイバアレイプレート１
を照明し、その透過光を認識手段３で受けて光ファイバ
アレイ２を認識する。５は移動可能なステージである。

【００２０】図２（ａ）は上記光ファイバアレイプレー
トの認識方法を用いて、光ファイバアレイプレート１上
に回路導体層６及びその取り出し電極７を形成したもの
の上面図であり、回路導体層６、取り出し電極７は光フ
ァイバアレイ２の一方の境界面に対して平行に形成され
ている。回路導体層６及びその取り出し電極７は厚膜印
刷あるいはフレキシブルなプリント配線基板により形成
されている。

【００２１】図２（ｂ）は上記光ファイバアレイプレー
トの認識方法を用いて、回路導体層６及びその取り出し
電極７を形成した光ファイバアレイプレート１上に、フ
リップチップ実装方法により半導体イメージセンサチッ
プ８を実装したイメージセンサの上面図である。半導体
イメージセンサチップ８は、複数個のチップより成り、
光ファイバアレイ２の一方の境界面に対して平行に実装
されている。

【００２２】図３に本実施例における光ファイバアレイ
を使った完全密着型イメージセンサの構造を示す。図３
において、９は半導体イメージセンサチップ８に設けら
れている受光素子、１０は半導体イメージセンサチップ
８の電極に形成されたバンプであり、回路導体層６から
の取り出し電極７との電気的接続を取る。１１は半導体
イメージセンサチップ８を光ファイバアレイ上に固定す
るための光硬化型絶縁樹脂である。１２は読み取り原稿
である。１３は光ファイバアレイ２を透過して読み取り
原稿１２を照明する光源である。

【００２３】次に、上記光ファイバアレイプレート１に
おける光ファイバアレイ２の認識方法と、光ファイバア
レイプレート１を使った完全密着型イメージセンサの製
造方法について説明する。

【００２４】まず、図４に示すように基板２１により複
数個の光ファイバをアレイ状に挟み込んで光ファイバア
レイ２を有する光ファイバアレイプレート１を形成す
る。この時基板２１は、ソーダガラス等の透光性基板で
あっても、非透光性基板であってもよいが、どちらの場
合もこの実施例では光ファイバの光透過率が約５０〜６
０％であるために、光透過率が７０％以上、又は４０％
以下であることが必要である。また、ここでは認識マー
クを形成する必要はない。

【００２５】次に、図１に示すように、光ファイバアレ
イプレート１をステージ５上に乗せ、光源４により光フ
ァイバアレイプレート１を照明し、光ファイバアレイ２
とその他の部分との光透過率の違いにより、エリアセン
サを具備した認識手段３に到達した光量の差によって光
ファイバアレイ２を認識する。更に、ステージ５を移動
させ、同様にして他の場所における光ファイバアレイ５
を認識する。この方法により任意の２点より光ファイバ
アレイ２の境界面を認識し、そのアライメントを行う。

【００２６】次に、図２（ａ）に示すように、光ファイ
バアレイプレート１上にスクリーン印刷法を用いて厚膜
回路導体層６及びＡｕ等の取り出し電極７を形成する。
なお、この回路導体層６及び取り出し電極７をフレキシ
ブルなフィルム配線基板に予め形成しておいて、接着剤
を用いて光ファイバアレイプレート１の所定の位置に接
着するという方法を用いてもよい。但し、取り出し電極
は電極形成時の寸法ずれより大きく（この実施例では
０．２ｍｍ）形成しておく。この時、何れのパターンで
あっても取り出し電極７は、光ファイバアレイ２の一方
の境界面に対して常に一定の間隔を取りながら、平行に
形成されなければならない。

【００２７】その後、図２（ｂ）に示すように、この回
路導体層６を形成した光ファイバアレイプレート１上に
半導体イメージセンサチップ８を実装する。

【００２８】半導体イメージセンサチップ８は以下のよ
うにして製造される。まず、半導体プロセスを用いて単
結晶シリコン基板（ウエハ）上に、フォトトランジスタ
またはフォトダイオード等の受光素子、ＣＣＤやＭＯ
Ｓ、バイポーラＩＣ等のアクセス回路などの素子を設け
たものを製造する。その後、このウエハを高速ダイシン
グ技術により切断し、半導体イメージセンサチップ８と
する。

【００２９】そして、図３に示すように、光ファイバア
レイプレート１上の所定の位置にアクリレート系の透光
性紫外線硬化型絶縁樹脂１１をスタンピング法やスクリ
ーン印刷法などにより所定量塗布し、その上に半導体イ
メージセンサチップ８を光ファイバアレイ２の一方の境
界面から所定の一定の位置に、回路導体層６からの取り
出し電極７と半導体イメージセンサチップ８の電極上に
形成されているバンプ１０が当接するように押し当て
る。その後半導体イメージセンサチップ８の素子面の反
対側より圧力を加え、取り出し電極７とバンプ１０を圧
着し、光ファイバアレイプレート１の裏面より紫外線を
照射して透光性で紫外線にて硬化する光硬化型絶縁樹脂
１１の硬化を行う。この透光性紫外線硬化型絶縁樹脂１
１の硬化時の収縮力によりバンプ１０と取り出し電極７
は物理的及び電気的に接合する。この際、取り出し電極
７はその形成時の位置ずれ以上に大きくしてあるため、
光ファイバアレイ２の一方の境界面を認識することによ
る実装位置においても、取り出し電極７にバンプ１０を
確実に当接させて電気的接続を取ることができる。この
ようにして、半導体イメージセンサチップ８を光ファイ
バアレイプレート１上の光ファイバアレイ２の一方の境
界面に対して所定の位置に実装する。

【００３０】上記のようにして、完全密着型イメージセ
ンサを製造する。このイメージセンサについては、光フ
ァイバアレイプレート１の表面側の光源１３より裏面に
ある読み取り原稿１２を照明し、光ファイバアレイ２及
び透光性紫外線硬化型絶縁樹脂１１を通して、光情報を
受光素子９が検知し、これを電気信号に変換するように
なっている。またこの完全密着型イメージセンサはレン
ズを全く必要としないため、光学系を無調整とすること
ができ、コンパクト性、組み立て工数、コスト性に優れ
ている。

【００３１】以上のように本実施例によれば、光ファイ
バアレイプレート１を使った完全密着型イメージセンサ
の基板を製造する場合、光ファイバアレイ２の一方の境
界面から一定の間隔をおいて平行に半導体イメージセン
サチップ８を実装するため、光量むらを起こすことのな
いイメージセンサを提供できるものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、以上のように光ファイ
バアレイを有する基板の光ファイバアレイとその他の部
分との境界面をそれらの光透過率の違いによって認識手
段にて確実に認識することができる。そして、回路導体
層及びその取り出し電極を形成する際にその境界面に対
して一定間隔をおいて形成することにより、その境界面
に対して一定間隔をおいて半導体素子を実装すると、半
導体素子と光ファイバアレイ境界面との平行度がずれて
照明光の光ファイバアレイ部の通過距離にばらつきを生
じることがなくなり、その結果照明光量むらを防ぐこと
ができ、光量むらを起こさないイメージセンサを得るこ
とができる。さらに、回路導体層及びその取り出し電極
を形成する際に予め厚膜印刷での印刷ずれを考慮して取
り出し電極を位置ずれ寸法以上に長く形成しておくこと
により、印刷ずれが生じた状態で半導体素子を光ファイ
バアレイ境界面を基準にして実装しても取り出し電極と
半導体素子の電極が確実に当接した状態で半導体素子を
実装することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ファイバアレイプ
レートの認識方法の概略を示す斜視図である。

【図２】同実施例の光ファイバアレイプレートを使った
完全密着型イメージセンサの製造工程を示し、（ａ）は
パターン形成後の光ファイバアレイプレートの上面図、
（ｂ）は半導体素子実装後の光ファイバアレイプレート
の上面図である。

【図３】同実施例の光ファイバアレイプレートを使った
完全密着型イメージセンサの構成を示す断面図である。

【図４】従来例の光ファイバアレイプレートの上面図で
ある。

【図５】従来例の光ファイバアレイプレートを使った完
全密着型イメージセンサの製造工程を示し、（ａ）はパ
ターン形成後の光ファイバアレイプレートの上面図、
（ｂ）は半導体素子実装後の光ファイバアレイプレート
の上面図である。

【図６】従来例の光ファイバアレイプレートを使った完
全密着型イメージセンサの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバアレイプレート ２ 光ファイバアレイ ３ 認識手段 ４ 光源 ５ ステージ ６ 回路導体層 ７ 取り出し電極 ８ 半導体イメージセンサチップ １０ バンプ １１ 光硬化型絶縁樹脂

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を保持するステージと、センサ面に
   到達した光を電気信号に変換するエリアセンサを具備し
   た認識手段と、ステージを挟んで認識手段と反対側にあ
   る光源とを備えた認識装置を用い、光ファイバアレイを
   有する基板をステージ上に置き、光源により基板を照明
   し、光ファイバアレイを有する基板の光ファイバアレイ
   を透過してきた光を認識手段により認識することを特徴
   とする光ファイバアレイを有する基板の認識方法。
2. 【請求項２】 ステージを認識手段と光源との距離を一
   定に保ちながら移動させ、任意の二点における光ファイ
   バアレイとその他の部分の境界を認識し、光ファイバア
   レイ境界面を認識することを特徴とする請求項１記載の
   光ファイバアレイを有する基板の認識方法。
3. 【請求項３】 センサ面に到達した光を電気信号に変換
   するエリアセンサを具備した認識手段と、光源と、認識
   手段と光源の間にあって、認識手段と光源との距離を常
   に一定に保ちながら移動することが可能な基板を保持す
   るステージを備えた認識装置を用い、光ファイバアレイ
   を有する基板をステージ上に置き、光源により基板を照
   明し、光ファイバアレイを透過してきた光を認識手段に
   より認識し、更にステージを移動させて別の部分を認識
   して任意の二点から光ファイバアレイ境界面を認識し、
   光ファイバアレイ境界面に対して一定の間隔をおいて、
   平行に回路導体層及びその電極を形成することを特徴と
   する光ファイバアレイを有する基板上へのパターン形成
   方法。
4. 【請求項４】 上面に回路導体層及びその電極を形成し
   た光ファイバアレイを有する基板と、光ファイバアレイ
   を有する基板の上面に光硬化型絶縁樹脂を介して半導体
   素子を配置し、半導体素子の素子面の反対側より加圧し
   て光ファイバアレイを有する基板の所定の位置に回路導
   体層の電極と半導体素子の素子面に形成した電極を当接
   させた状態で紫外線を照射して光硬化型絶縁樹脂を硬化
   して半導体素子を固定し且つ電気的に接続した半導体装
   置において、光ファイバアレイを有する基板の光ファイ
   バアレイ境界面から所定の間隔をおいて形成される回路
   導体層の電極の位置ずれ以上に回路導体層の電極の寸法
   を長く形成するとともに、光ファイバアレイ境界面から
   所定の間隔をおいて半導体素子を配置したことを特徴と
   する半導体装置。
5. 【請求項５】 半導体素子がイメージセンサであること
   を特徴とする請求項４記載の半導体装置。