JPH0917986A - 固体撮像装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体の薄型化とともに低コスト化を実現
し、且つボンディングワイヤによる画像の乱れを回避す
ることができる固体撮像装置を提供する。 【構成】 有効撮像領域４の周囲に複数の突起電極６が
形成された平面視矩形状の撮像素子２と、光学ガラス板
７上に配線パターン８を形成してなる光学ガラス配線基
板３とから構成されている。撮像素子２は、光学ガラス
配線基板３のパターン形成面の略中央に接合材料９を介
して接合されている。また、配線パターン８の一端は突
起電極６に電気的に接続され、その配線パターン８の他
端側を外部接続用電極としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を
有する固体撮像装置とその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の固体撮像装置の構造例を示
す側断面図である。図５に示す固体撮像装置３０におい
ては、セラミック等のパッケージ本体３１の凹部に撮像
素子３２を実装し、素子上に形成された電極３２ａとイ
ンナーリード３３とを金線等のボンディングワイヤ３４
にて接続している。インナーリード３３から一体に延び
るアウターリード３５はパッケージ本体３１の側端面か
ら突出し、そこから下方に折り曲げられている。また、
パッケージ本体３１の上端面には光学ガラス等からなる
透明キャップ３６が接合され、これによって撮像素子３
２がパッケージ本体３１の内部に気密封止されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の固体撮像装置３０においては、その組み立てにあたっ
て、主要部品となる撮像素子３２の他に、リード付きの
パッケージ本体３１、ボンディングワイヤ３４、透明キ
ャップ３６を必要とし、さらに素子固定用の接着剤やキ
ャップ取付用の接着剤が必要となるため、部品点数が多
くなるうえに組立工数がかかり、コスト高となる。ま
た、パッケージ本体３１の凹部に撮像素子３２を実装
し、これを透明キャップ３６にて気密封止する構造であ
るため、どうしても装置全体が厚くなり、近年の薄型化
の要求に十分に応えられない。さらに、撮像素子３２と
インナーリード３３とをボンディングワイヤ３４にて接
続した構成であるため、ボンディングワイヤ３３の立ち
上がり部分で乱反射した光が素子の有効撮像領域に入射
し、これがゴーストやフレアなどの画像の乱れを引き起
こし、画像品位を劣化させる要因になっていた。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、装置全体の薄型
化とともに低コスト化を実現し、且つボンディングワイ
ヤによる画像の乱れを回避することができる固体撮像装
置とその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる固体撮像
装置は、有効撮像領域の周囲に複数の突起電極が形成さ
れた平面視矩形状の撮像素子と、光学ガラス板上に配線
パターンを形成してなり、そのパターン形成面の略中央
に撮像素子が接合材料を介して接合されるとともに、配
線パターンの一端が突起電極に電気的に接続され且つ配
線パターンの他端側を外部接続用電極としたガラス配線
基板とから構成されている。

【０００６】また、本発明に係わる固体撮像装置の製造
方法においては、平面視矩形状をなす撮像素子の有効撮
像領域の周囲に複数の突起電極を形成する一方で、光学
ガラス板上に配線パターンを形成してなるガラス配線基
板を用意する。そして、配線パターンの一端と突起電極
とを位置合わせしつつガラス配線基板のパターン形成面
の略中央に接合材料を介して撮像素子を接合し、且つ配
線パターンの他端側を外部接続用電極とする。

【０００７】

【作用】本発明の固体撮像装置においては、有効撮像領
域の周囲に複数の突起電極が形成された撮像素子と、光
学ガラス板上に配線パターンを形成してなる光学ガラス
配線基板とによってのみ構成されるため、従来よりも部
品点数が少なく、組立工程も簡略化されたものとなる。
また、光学ガラス配線基板と撮像素子とを面接合した構
造を採用しているため、装置全体が従来よりも格段に薄
くなる。さらに、電気的接続手段としてボンディングワ
イヤを使用していないため、ボンディングワイヤによる
画像の乱れも起こらない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図１は本発明に係わる固体撮像装
置の一実施例を説明する図であり、図中（ａ）はその平
面図、（ｂ）はその側面図である。図１に示す固体撮像
装置１は、主として、平面視矩形状をなす撮像素子２
と、光学ガラス配線基板３とから構成されている。

【０００９】撮像素子２の上面には撮像面を構築してな
る有効撮像領域４が設けられており、その周囲に所定の
ピッチで複数の電極パッド５が形成されている。また、
各々の電極パッド５上にはバンプ等の突起電極６が同一
高さで形成されている。

【００１０】光学ガラス配線基板３は、光学ガラス板７
上に配線パターン８を形成してなるもので、その外径寸
法は撮像素子２の外径よりも大きなものとなっている。
この光学ガラス配線基板３に対しては、上記パターン形
成面の略中央に接合材料９を介して撮像素子２が接合さ
れている。接合材料９による両者の接合領域は、撮像素
子２の有効撮像領域４を除いた素子周縁領域、つまり突
起電極６が形成されている領域に設定されている。した
がって、有効撮像領域４と光学ガラス配線基板３との間
には突起電極６の高さ寸法に対応した中空領域（隙間）
が確保されている。

【００１１】また、光学ガラス板７上に形成された配線
パターン８の一端には撮像素子２側に形成された突起電
極６がそれぞれ当接し、これによって配線パターン８の
一端と突起電極６とが電気的に接続されている。さら
に、配線パターン８の他端側は外部接続用電極として光
学ガラス板７の周縁部に引き出されている。

【００１２】上記構成からなる固体撮像装置１において
は、有効撮像領域４の周囲に複数の突起電極６が形成さ
れた撮像素子２と、光学ガラス板７上に配線パターン８
を形成してなる光学ガラス配線基板３とによってのみ構
成されている。そのため、従来の固体撮像装置よりも部
品点数が少なく、その分だけ部品コストや組立コストが
安くなって装置全体のコストダウンが図られる。また、
光学ガラス配線基板３に接合材料９を介して直に撮像素
子２を接合した構成を採用しているため、装置全体の厚
さも従来構造に比べて格段に薄いものとなる。

【００１３】さらに、接合材料９による撮像素子２と光
学ガラス配線基板３との接合領域を、撮像素子２の有効
撮像領域４を除いた素子周縁領域に設定することで、図
２に示すように、有効撮像領域４の上方を完全な中空構
造としたので、有効撮像領域４においてセンサ部ごとに
マイクロレンズを設けた、いわゆるＯＣＬ(on chip len
s)構造の撮像素子２にあっては、ＯＣＬ構造によるレン
ズ効果（主として感度の向上）を十分に発揮させること
ができる。

【００１４】加えて、装置構成上の電気的な接続手段と
して従来のごとく金線等のボンディングワイヤが用いら
れていないため、ボンディングワイヤによる画像の乱れ
（フレア、ゴースト等）を確実に回避することができ
る。そのうえ、顔料等を含有した黒色の接合材料９を採
用するようにすれば、接合材料９の遮光作用によって不
要な光線が遮断され、有効撮像領域４周辺での乱反射を
抑えることができるため、フレアやゴーストなどの画像
の乱れを効果的に防止することが可能となる。

【００１５】続いて、上記固体撮像装置１を製造する際
の手順につき、図３を参照しつつ説明する。先ず、図３
（ａ）に示すように、ウエハから個片に分割された段階
の撮像素子２は平面視矩形状をなし、その有効撮像領域
４の周囲に複数の電極パッド５が形成されている。この
段階から有効撮像領域４の周囲に形成された各々の電極
パッド５上にＡｕ、Ｃｕ等の金属材料からなる突起電極
６を形成する。

【００１６】一方、光学ガラス配線基板３の作製にあた
っては、図３（ｂ）に示すように、透明な光学ガラス板
７の一方の面に、接合対象となる撮像素子２の接合領域
や電極位置に対応した開口形状のマスクを重ね合わせ、
この状態で例えばスパッタリング法や蒸着法によりＡｌ
等の配線材料を所望の厚さで被着させ、金属薄膜からな
る配線パターン８を形成する。

【００１７】次に、光学ガラス配線基板３のパターン形
成面に例えば熱硬化性樹脂からなる接合材料９を塗布す
る。このとき、撮像素子２の有効撮像領域４を除く素子
周縁領域を接合領域とするため、配線パターン８の一端
を含む光学ガラス配線基板３の中央領域に例えばスクリ
ーン印刷法等により接合材料９を環状に塗布する。

【００１８】ここで、光学ガラス配線基板３に塗布され
た直後では、熱硬化性樹脂からなる接合材料９の生成反
応が初期の状態（Ａ状態：Ａ−ｓｔａｇｅ）にあり、こ
の状態では接合材料９の硬化が殆ど進行していないた
め、材料粘性がきわめて低い液状となっている。したが
って、接合材料９を塗布した直後に撮像素子２を光学ガ
ラス配線基板３に接合してしまうと、接合時に押し潰さ
れた接合材料９の一部が不要な部分にまではみ出すなど
の懸念がある他、接合材料９を完全に硬化させるべく加
熱した際に、低分子の揮発成分が発生して有効撮像領域
４や光学ガラス板７面に汚れとなって付着し、画質的な
劣化をきたす虞れがある。

【００１９】そこで本実施例においては、光学ガラス配
線基板３に接合材料９を塗布した時点で、光学ガラス配
線基板３を長時間にわたり低温雰囲気中（接合材料９が
完全に硬化しない温度雰囲気）に放置することで、接合
材料９の生成反応が中間の状態（Ｂ状態：Ｂ−ｓｔａｇ
ｅ）となる。これにより、接合材料９に溶剤として含ま
れる低分子の揮発成分が蒸発し、材料粘度が高くなって
接合材料９が半硬化の状態となる。

【００２０】ちなみに、接合材料９の塗布にあたって
は、接合材料９を撮像素子２側に塗布することも可能で
はあるが、撮像素子２自身がダストを極端に嫌うこと
や、塗布後に接合材料９を半硬化させるべく長時間にわ
たって放置する必要があることなどから、光学ガラス配
線基板３側に塗布する方が好ましい。

【００２１】続いて、図３（ｃ）に示すように、光学ガ
ラス配線基板３側の配線パターン８の一端と撮像素子２
側の突起電極６とを位置合わせしつつ、光学ガラス配線
基板３のパターン形成面の略中央に接合材料９を介して
撮像素子２を押し付ける。さらに、光学ガラス配線基板
３に撮像素子２を押し付けたまま、加熱処理によって接
合材料９を完全に硬化させる。このとき、配線パターン
８の他端側を外部接続用端子として光学ガラス板７の表
面に露出させておく。

【００２２】これにより、撮像素子２の突起電極６は光
学ガラス配線基板３の配線パターン８の一端に当接する
ため、双方の間に電気的な接続状態が得られる。また、
接合材料９の塗布位置や塗布量を適宜設定することで、
光学ガラス配線基板３との接合時に撮像素子２の周端面
全域にわたって接合材料９を被着させるようにすれば、
接合材料９によって十分な耐湿性が得られ、装置の信頼
性を確保することができる。さらに、光学ガラス配線基
板３に撮像素子２を接合する時点では、接合材料９が半
硬化の状態となっているため、予め設定された接合領域
以外の部分、特に有効撮像領域４への接合材料９のはみ
出しを確実に阻止することができる。

【００２３】ところで、光学ガラス配線基板３に撮像素
子２を接合する際には、配線パターン８と突起電極６と
の位置合わせにきわめて高い精度が要求される。これ
は、撮像素子２に形成される電極パッド５の狭ピッチ化
に伴い、相対的な位置ずれに起因した接続不良が起こり
易くなっているためである。

【００２４】そこで本実施例の場合には、先の図３
（ａ）に示した光学ガラス配線基板３の作製段階におい
て、光学ガラス板７上に配線パターン８を形成するにあ
たり、図４に示すように、その光学ガラス板７に配線パ
ターン８とともに位置合わせ用のターゲットマーク１０
を形成するようにした。このターゲットマーク１０につ
いてはパターニング用のマスクに予めマーク形状（図例
では十字形）に対応した開口部を設けておくことで、容
易に形成することができる。そして、光学ガラス配線基
板３と撮像素子２とを接合させる際には、上記ターゲッ
トマーク１０をカメラ等で取り込んで、そのターゲット
マーク１０を基準に配線パターン８の位置を認識しつ
つ、配線パターン８の一端と突起電極６とを画像処理等
によって位置合わせする。

【００２５】これにより、光学ガラス配線基板３側の配
線パターン８と撮像素子２側の突起電極６とを１対１の
関係で確実に接触させることが可能となるため、双方の
相対的な位置ずれに起因した接続不良を回避することが
できる。また、ターゲットマーク１０を基準に配線パタ
ーン８と突起電極６との位置合わせを行うことで、面方
向（図１中のＸ，Ｙ方向）に対する光学ガラス配線基板
３と撮像素子２との相対的な位置精度も保証される。さ
らに、撮像素子２の突起電極６を配線パターン８に当接
させることで、厚み方向（図１中のＺ方向）に対する光
学ガラス配線基板３と撮像素子２との相対的な位置精度
も保証される。

【００２６】したがって、光学機器本体に固体撮像装置
１を装着する場合、従来では位置調整用のホルダ部品を
パッケージ本体に取り付けて、個々に撮像素子の位置調
整を行う必要があったが、本実施例では光学ガラス配線
基板３の外形端面やパターン形成面を基準面とすること
により、上記ホルダ部品等を介在させることなく、光学
機器本体に対して撮像素子２を精度良く位置決めするこ
とが可能となる。

【００２７】なお、ターゲットマーク１０の形状は図例
のごとく十字形以外にも種々の形状が考えられるが、画
像処理によってマーク位置を基準に配線パターン８の位
置を正確に認識できるものであれば、円形や三角形など
いずれの形状を採用してもかまわない。また、ターゲッ
トマーク１０を形成するにあたっては、パターン形成時
に配線パターン８の一部を切り欠いたり膨出させること
によって、配線パターン８と一体に形成することも可能
である。

【００２８】その他、撮像素子２に形成される突起電極
６の数が多くなり、これに伴って突起電極６相互の高さ
のバラツキが大きくなると、光学ガラス配線基板３に撮
像素子２を接合する際に、高さの低い突起電極６が配線
パターン８に接触せず、接続不良を引き起こすことも懸
念される。こうした懸念を解消するには、光学ガラス配
線基板３に撮像素子２を接合するための接合材料９とし
て、樹脂内に導電フィラーを配合した異方性導電材料を
用いるようにすればよい。ただし、異方性導電材料の採
用にあたっては、有効撮像領域４への光の入射を阻害し
ないよう、接合材料９による接合領域を撮像素子２の周
縁領域に設定する必要がある。

【００２９】こうして接合材料９に異方性導電材料を採
用した場合は、たとえ突起電極６に高さのバラツキが生
じても、光学ガラス配線基板３に撮像素子２を押し付け
た際には、その押し付け方向に対してのみ導通性が示さ
れるため、突起電極６と配線パターン８とに電気的接続
状態を確実に得ることができ、突起電極６の高さのバラ
ツキに起因した接続不良の発生を防止することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像装置の構成として、光学ガラス板上に配線パター
ンを形成してなる光学ガラス配線基板に対し、そのパタ
ーン形成面の略中央に撮像素子を接合し、この状態で配
線パターンの一端を撮像素子側の突起電極に電気的に接
続し、且つ配線パターンの他端側を外部接続用電極とし
た構成を採用している。このため、部品点数の削減やそ
れに伴う組立工程の簡略化によって装置全体のトータル
コストを大幅に低減させることができる。また、光学ガ
ラス配線基板と撮像素子とを面接合した構造となってい
るため、従来構造に比べて装置全体の厚みを格段に薄く
することができる。さらに、光学ガラス配線基板の配線
パターンに撮像素子の突起電極を直に接続させた構造を
採用しているため、従来のごとくボンディングワイヤに
よる画像の乱れが起こらず、これによって画像品位の向
上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる固体撮像装置の一実施例を説明
する図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係わる固体撮像装置の製造方法を説明
する図である。

【図４】ターゲットマークの形成例を示す図である。

【図５】従来の固体撮像装置の構造例を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 固体撮像装置 ２ 撮像素子 ３ 光学ガラス配線基板 ４ 有効撮像領域 ６ 突起電極 ７ 光学ガラス板 ８ 配線パターン ９ 接合材料 １０ ターゲットマーク

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有効撮像領域の周囲に複数の突起電極が
   形成された平面視矩形状の撮像素子と、 光学ガラス板上に配線パターンを形成してなり、そのパ
   ターン形成面の略中央に前記撮像素子が接合材料を介し
   て接合されるとともに、前記配線パターンの一端が前記
   突起電極に電気的に接続され且つ前記配線パターンの他
   端側を外部接続用電極としたガラス配線基板とから構成
   されたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記接合材料による前記撮像素子と前記
   ガラス配線基板との接合領域が前記撮像素子の有効撮像
   領域を除いた素子周縁領域に設定されていることを特徴
   とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記接合材料が黒色であることを特徴と
   する請求項２記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 平面視矩形状をなす撮像素子の有効撮像
   領域の周囲に複数の突起電極を形成する一方、 光学ガラス板上に配線パターンを形成してなるガラス配
   線基板を用意し、 前記配線パターンの一端と前記突起電極とを位置合わせ
   しつつ前記ガラス配線基板のパターン形成面の略中央に
   接合材料を介して前記撮像素子を接合し、且つ前記配線
   パターンの他端側を外部接続用電極としたことを特徴と
   する固体撮像装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記接合材料による前記撮像素子と前記
   ガラス配線基板との接合領域を前記撮像素子の有効撮像
   領域を除いた素子周縁領域に設定するとともに、前記接
   合材料として異方性導電材料を用いたことを特徴とする
   請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記撮像素子と前記ガラス配線基板とを
   接合する際に、いずれか一方に塗布した接合材料を半硬
   化させた状態で両者を接合することを特徴とする請求項
   ４記載の固体撮像装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記光学ガラス板上に前記配線パターン
   を形成する際に、その光学ガラス板に前記配線パターン
   とともに位置合わせ用のターゲットマークを形成し、 前記ターゲットマークを基準に前記配線パターンの一端
   と前記突起電極とを位置合わせしつつ、前記接合材料を
   介して前記撮像素子と前記光学ガラス配線基板とを接合
   することを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置の製
   造方法。