JPWO2020039733A1 - 半導体装置、電子機器、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

半導体装置において、半導体素子としてのセンサチップの反りの発生や反りの変動を抑制するとともに、外部端子や周辺部品の配設部位が制限されることを防止する。半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備える。

Description

本技術は、半導体装置、電子機器、および半導体装置の製造方法に関する。
従来、半導体装置の一例として、固体撮像素子としてのイメージセンサを有する固体撮像装置がある。固体撮像装置には、例えばプラスチック等の有機材料やセラミックス等の材料により形成された基板上に、ダイボンド材等によりイメージセンサを直接接着した、いわゆるＣＯＢ（Chip On Board）構造を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
イメージセンサは、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板の一方の板面側に複数の受光素子を形成したチップであり、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型やＣＣＤ（Charge Coupled Device）型のものがある。特許文献１には、基板上に固定されたイメージセンサ上に、中空部を介してガラス等からなる保護キャップを設けたパッケージ構造が開示されている。
ＣＯＢ構造を備えた構成においては、イメージセンサ、ダイボンド材、および基板の部材間の線膨張係数の差等に起因し、センサチップであるイメージセンサの反りが発生したり、発生した反りが変動したりする問題がある。こうしたイメージセンサの反りやその変動は、固体撮像装置あるいはそれを備えた電子機器の組立て中の熱履歴や、組立て後の製品使用時における周辺環境の変化によって生じる。
組立て中の熱履歴に関しては、例えば、固体撮像装置を基板に実装する際における接合用の半田を溶融するためのリフロー処理による加熱がある。また、組立て後の周辺環境の変化としては、製品の使用環境の温度・湿度の変動、これにともなうパッケージ構造における中空部の内圧の変動等がある。
特に、基板がプラスチック等の有機材料により形成された有機基板である場合、シリコンチップであるイメージセンサと基板との線膨張係数の差が比較的大きくなり、イメージセンサの反りの問題が生じやすい。イメージセンサの反りおよびその変動は、固体撮像装置による画質を低下させる原因となる。
そこで、イメージセンサの反りを低減するための技術として、次のような構成が提案されている。例えば、特許文献２に開示されているように、貫通孔をなすように枠状に構成された基板と、基板の下面側に貫通孔を覆うように設けられた金属板とを備え、金属板上にイメージセンサを配置した構成である。つまり、基板を枠状としてその底部をなすように金属板を基板に接合させ、基板の貫通孔内に位置するように、金属板上にイメージセンサを設けた構成である。
特開２００２−７６３１３号公報 特開２０１５−２２５８９２号公報
確かに、上述したように枠状の基板に対して金属板を介してイメージセンサを設けた従来の構成によれば、イメージセンサが基板に対して間接的に固定されることから、イメージセンサと基板との線膨張係数の差等に起因するイメージセンサの反りは抑えられると考えられる。しかしながら、かかる構成によれば、次のような問題がある。
従来の構成によれば、基板の底面側が金属板により覆われていることから、外部端子を例えばパッケージ構造の側面等にしか設けることができず、外部端子の配設部位が制限されるという問題がある。また、パッケージ構造の裏面側となる基板の底面側に、コンデンサや抵抗やコネクタ等の周辺部品を実装できなくなるという問題がある。
本技術の目的は、半導体素子としてのセンサチップの反りの発生や反りの変動を抑制することができるとともに、外部端子や周辺部品の配設部位が制限されることを防止することができる半導体装置、電子機器、および半導体装置の製造方法を提供することである。
本技術に係る半導体装置は、半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備えるものである。
本技術に係る半導体装置の他の態様は、前記半導体装置において、前記基板部は、貫通状の開口部をなす枠状の形状を有する第１の基板と、前記基板部の表面側を開口側とした凹陥部を有し、前記第１の基板に対して前記基板部の裏面側に設けられ、前記凹陥部により前記開口部とともに前記凹部を形成する第２の基板と、を有するものである。
本技術に係る半導体装置の他の態様は、前記半導体装置において、前記板状部材および前記基板部の両方に接触した状態で設けられ、前記板状部材の熱を前記基板部に伝達させる熱伝導部を有するものである。
本技術に係る半導体装置の他の態様は、前記半導体装置において、前記熱伝導部は、前記板状部材と前記基板部との間の空間部分を埋めるように樹脂により形成された充填樹脂部であるものである。
本技術に係る半導体装置の他の態様は、前記半導体装置において、前記半導体素子の表面と前記基板部の表面との間に設けられ、前記半導体素子と前記基板部とを電気的に接続する接続部材を備え、前記半導体素子の表面は、前記半導体素子の板厚方向について、前記基板部の表面と同じ位置、または前記基板部の表面よりも前記凹部の底側の位置に位置するものである。
本技術に係る半導体装置の他の態様は、前記半導体装置において、前記半導体素子と前記基板部との間に設けられ、前記接続部材を被覆する樹脂部を備えるものである。
本技術に係る電子機器は、半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備える半導体装置を備えたものである。
本技術に係る半導体装置の製造方法は、貫通状の開口部をなす枠状の形状を有する第１の基板に対し、前記第１の基板の裏面側に、前記開口部を覆うように板状部材を取り付ける工程と、前記板状部材の前記開口部から臨む側の板面側に、半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子を固定する工程と、前記第１の基板の裏面側に、表面側を開口側とした凹陥部を有する第２の基板を、前記凹陥部により前記開口部とともに前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部が形成されるとともに、前記板状部材の少なくとも裏面側において前記板状部材と前記凹部をなす面との間に隙間が形成されるように取り付ける工程と、を含むものである。
本技術に係る半導体装置の製造方法の他の態様は、前記半導体装置の製造方法において、前記板状部材に前記半導体素子を固定する工程の後に、前記半導体素子の表面と前記基板部の表面との間に、前記半導体素子と前記基板部とを電気的に接続する接続部材を設ける工程と、前記半導体素子と前記基板部との間に、前記接続部材を被覆する樹脂部を設ける工程と、を有し、前記板状部材に前記半導体素子を固定する工程により前記板状部材に固定した前記半導体素子の表面を、前記半導体素子の板厚方向について、前記基板部の表面と同じ位置、または前記基板部の表面よりも前記凹部の底側の位置に位置させるものである。
本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す側面断面図である。 本技術の第１実施形態に係る基板部の構成を示す側面断面図である。 本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置の基板部の構成およびイメージセンサの支持構成を模式的に示す分解斜視図である。 本技術の第１実施形態に係るイメージセンサの支持構成を示す部分拡大側面断面図である。 本技術の第１実施形態に係るイメージセンサの支持構成の他の例を示す部分拡大側面断面図である。 本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法についての説明図である。 本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法についての説明図である。 本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置の変形例の構成を示す側面断面図である。 本技術に対する比較例のイメージセンサの支持構成を示す部分拡大側面断面図である。 本技術の第２実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す側面断面図である。 本技術の第２実施形態に係る固体撮像装置の変形例の構成を示す側面断面図である。 本技術の実施形態に係る固体撮像装置を備えた電子機器の構成例を示すブロック図である。
本技術は、基板部に対して板状部材を介して半導体素子を設けるに際し、基板部の構成や、基板部に対する板状部材の配置構成等を工夫することにより、半導体の反りの発生や反りの変動を抑制するとともに、基板部における外部端子や周辺部品の配設部位の自由度の維持ないし向上を図ろうとするものである。
以下、図面を参照して、本技術を実施するための形態（以下「実施形態」と称する。）を説明する。なお、実施形態の説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態に係る固体撮像装置の構成例
２．第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法
３．第１実施形態に係る固体撮像装置の変形例
４．第２実施形態に係る固体撮像装置の構成例
５．第２実施形態に係る固体撮像装置の製造方法
６．第２実施形態に係る固体撮像装置の変形例
７．電子機器の構成例
＜第１実施形態に係る固体撮像装置の構成例＞
本技術の第１実施形態に係る半導体装置としての固体撮像装置１の構成例について、図１から図５を参照して説明する。図１に示すように、固体撮像装置１は、半導体素子である固体撮像素子としてのイメージセンサ２と、凹部４が形成された基板部３と、基板部３に対してイメージセンサ２を支持する板状部材としての金属プレート５とを備える。また、固体撮像装置１は、基板部３上に設けられたフレーム部６と、フレーム部６上に支持された透光性部材としてのガラス７とを備える。
基板部３は、一方の板面である表面３ａと、その反対側の他方の板面である裏面３ｂとを有する。イメージセンサ２は、基板部３の凹部４内において、受光面を、基板部３の表面に臨ませた状態で設けられている。
このような構成により、固体撮像装置１は、基板部３上にフレーム部６を介してガラス７をマウントし、イメージセンサ２とガラス７との間にキャビティ８を有するパッケージ構造を備えている。すなわち、イメージセンサ２の上方においてイメージセンサ２に対向するようにガラス７が設けられ、基板部３上において、フレーム部６とガラス７により形成された密閉空間であるキャビティ８が形成されている。
イメージセンサ２は、半導体の一例であるシリコン（Ｓｉ）により構成されたシリコン製の半導体基板を含み、半導体基板の一方の板面側（図１において上側）を受光側とする。イメージセンサ２は、矩形板状のチップであり、受光側の板面を表面２ａとし、その反対側の板面を裏面２ｂとする。本実施形態に係るイメージセンサ２は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサである。つまり、固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ固体撮像装置である。ただし、イメージセンサ２はＣＣＤ型のイメージセンサであってもよい。
イメージセンサ２の大部分は、半導体基板により構成されており、表面２ａ側には、イメージセンサ素子が形成されている。すなわち、イメージセンサ２は、表面２ａ側において、受光部として、例えばベイヤ（Ｂａｙｅｒ）配列等の所定の配列で形成された多数の画素を含む受光領域である画素領域２ｃを有し、画素領域２ｃの周囲の領域を周辺領域とする。画素領域２ｃは、各画素における光電変換により信号電荷の生成、増幅、および読み出しを行う有効画素領域を含む。
画素領域２ｃの画素は、光電変換機能を有する光電変換部としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタとを有する。フォトダイオードは、イメージセンサ２の表面２ａ側から入射する光を受光する受光面を有し、その受光面に入射した光の光量（強度）に応じた量の信号電荷を生成する。複数の画素トランジスタは、例えば、フォトダイオードにより生成された信号電荷の増幅、転送、選択、およびリセットをそれぞれ受け持つＭＯＳトランジスタを有する。なお、複数の画素に関しては、複数の単位画素を構成するフォトダイオードおよび転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される共有画素構造のものであってもよい。
イメージセンサ２の表面２ａ側においては、半導体基板に対して、酸化膜等からなる反射防止膜や、有機材料により形成された平坦化膜等を介して、カラーフィルタおよびオンチップレンズが各画素に対応して形成されている。オンチップレンズに入射した光が、カラーフィルタや平坦化膜等を介してフォトダイオードで受光される。
イメージセンサ２の構成としては、例えば、半導体基板の表面側に画素領域２ｃを形成した表面照射型（Front Side Illumination）のものや、光の透過率を向上させるためにフォトダイオード等を逆に配置し半導体基板の裏面側を受光面側とした裏面照射型（Back Side Illumination）のものや、画素群の周辺回路を積層した１つのチップとしたもの等がある。ただし、本技術に係るイメージセンサ２は、これらの構成のものに限定されない。
基板部３は、例えばプラスチック等の有機材料やセラミックス等の材料により形成されている。基板部３は、全体として矩形板状の外形を有し、イメージセンサ２の受光側である表面３ａ側に臨んで開口して表面３ａ側にイメージセンサ２を位置させる凹部４を有する。凹部４は、基板部３の矩形状の外形に沿うように平面視で矩形状かつ基板部３の板面に平行な扁平状の空間部分をなし、表面３ａに開口するように形成されている。
図２に示すように、凹部４は、基板部３内においてなす空間部分として、凹部４の略下半部である下空間部４ａと、凹部４の略上半部であって平面視で下空間部４ａより一回り小さい上空間部４ｂとを有する。つまり、凹部４において、凹部４の上側開口部を形成する上空間部４ｂの幅寸法Ａ１は、下空間部４ａの幅寸法Ａ２よりも小さい。このように、凹部４は、下空間部４ａと、下空間部４ａよりも平面視外形の面積が狭い上空間部４ｂとにより、互いに平面視外形面積が異なる上下２段の空間部分により形成されている。
このような凹部４が形成された基板部３は、凹部４の上空間部４ｂを形成する部分として、張出部１１を有する。張出部１１は、凹部４の上側開口部をなす部分であり、平面視形状の矩形状の４辺に沿って形成されており、下空間部４ａに対して上空間部４ｂの平面視外形を狭くする。張出部１１は、基板部３の表面３ａの内側開口縁部を形成する上面１１ａと、上面１１ａの反対側の面である下面１１ｂと、上面１１ａおよび下面１１ｂに対して垂直状の面であって上空間部４ｂを形成する内側面１１ｃとを有する。
そして、凹部４の下空間部４ａは、凹部４において基板部３の裏面３ｂ等と平行状に形成された底面４ｄと、底面４ｄに対して垂直状をなす下部内側面４ｅと、張出部１１の下面１１ｂとにより形成された空間部分である。また、凹部４の上空間部４ｂは、張出部１１が有する４つの内側面１１ｃにより形成された空間部分である。
金属プレート５は、金属材料により構成された矩形板状の部材である。金属プレート５は、一方の板面である上面５ａと、他方の板面である下面５ｂと、平面視で矩形状の外形をなす４つの側面５ｃとを有する。金属プレート５の材料として使用される金属材料としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、４２アロイ、銅（Ｃｕ）、銅合金等が挙げられる。
金属プレート５は、基板部３に固定された状態で凹部４内に位置し、上面５ａ側にイメージセンサ２を固定させている。金属プレート５は、その板面を、基板部３の表面３ａおよび裏面３ｂに対して平行状とする向きで、凹部４内に設けられる。金属プレート５の板厚は、あくまでも一例であるが、イメージセンサ２の板厚が３００〜６００μｍの範囲内の所定の寸法である場合、１００〜２００μｍの範囲内の所定の寸法である。
金属プレート５は、平面視外形の寸法について、凹部４の下空間部４ａの平面視外形よりも一回り小さい寸法を有し、かつ、凹部４の上側開口部（上空間部４ｂ）の平面視外形よりも一回り大きい寸法を有する。図２に示す断面視において、金属プレート５の幅寸法Ａ３は、対向する張出部１１の内側面１１ｃの面間寸法となる上空間部４ｂの幅寸法Ａ１よりも大きく、かつ、対向する下部内側面４ｅの面間寸法となる下空間部４ａの幅寸法Ａ２よりも小さい。
そして、金属プレート５は、その上面５ａに固定させたイメージセンサ２の外側の領域部分となる上面５ａの外周部を、基板部３の張出部１１の下面１１ｂに接触させた態様で、基板部３に固定されている。凹部４の開口面積よりも大きい金属プレート５は、張出部１１の下側に位置し、平面視において、矩形状の外形をなす外縁を、凹部４の上空間部４ｂをなす張出部１１の内側面１１ｃよりも外側に位置させ、張出部１１に対してオーバーラップした外縁部分を、張出部１１に対して下側から固定させている。つまり、金属プレート５は、その矩形状の外形に沿う外縁部分を、基板部３に対する固定部分とし、張出部１１により形成された開口部分を下側から塞ぐ態様で設けられている。
金属プレート５は、例えば樹脂系の接着剤であるダイボンド材によって張出部１１に接着固定されている。金属プレート５を基板部３に固定する接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤やアクリル樹脂系接着剤等が用いられる。ただし、基板部３に対する金属プレート５の固定方法は、特に限定されるものではなく、接着剤による固定以外の手段が用いられてもよい。
このように張出部１１に対して下側から固定されることで凹部４内に設けられた金属プレート５は、凹部４の下空間部４ａ内に位置する。金属プレート５は、基板部３に固定された状態において、基板部３の厚さ方向（上下方向）について、上面５ａを張出部１１の下面１１ｂと同じ高さ位置に位置させ、上面５ａを、凹部４の上側開口部から上側に臨ませる。このように凹部４から上側に臨む金属プレート５の上面５ａが、イメージセンサ２の搭載面となる。
イメージセンサ２は、凹部４の開口面積よりも一回り小さく、金属プレート５上に固定された状態において、矩形状の平面視外形に沿って、張出部１１の内側面１１ｃとの間に隙間１２を形成している。つまり、イメージセンサ２の側面２ｄと張出部１１の内側面１１ｃとの間は離間しており、これらの面間に隙間１２が形成されている。隙間１２は、例えば、イメージセンサ２の全周にわたって略一定の間隔で形成されている。
イメージセンサ２は、金属プレート５の上面５ａに対して、例えば樹脂系の接着剤であるダイボンド材によりダイボンドされることで固定されている。イメージセンサ２は、例えば、金属プレート５に対して、平面方向についての中央位置が互いに一致する位置に設けられる。
金属プレート５は、凹部４の下空間部４ａの平面視外形よりも一回り小さく、基板部３に固定された状態において、矩形状の平面視外形に沿って、下空間部４ａを形成する下部内側面４ｅとの間に側方隙間１３を形成している。つまり、金属プレート５の側面５ｃと下部内側面４ｅとの間は離間しており、これらの面間に側方隙間１３が形成されている。側方隙間１３は、例えば、金属プレート５の全周にわたって略一定の間隔で形成されている。
金属プレート５の厚さ寸法は、凹部４の下空間部４ａの上下方向の寸法、つまり底面４ｄと下面１１ｂとの間の面間寸法よりも小さい。このため、金属プレート５が張出部１１の下面１１ｂに固定された状態において、金属プレート５の下方には、下方隙間１４が形成されている。つまり、下方隙間１４は、金属プレート５の下面５ｂと凹部４の底面４ｄとの間の平面状（断面視スリット状）の間隙となる。したがって、図４に示すように、下方隙間１４の隙間寸法Ｂ１は、底面４ｄと下面１１ｂとの間の面間寸法Ｂ２から金属プレート５の厚さ寸法Ｂ３を引いた寸法となる。
このように、金属プレート５は、下面５ｂ側において凹部４をなす面である底面４ｄに対して隙間（下方隙間１４）を隔てて設けられている。本実施形態では、上述したように、金属プレート５と凹部４をなす面との間において、金属プレート５の側方に側方隙間１３が存在する。
したがって、金属プレート５と凹部４をなす面との間には、側方隙間１３と下方隙間１４とが連続した中空部１５が形成されている。中空部１５は、その空間形状として、下方隙間１４の部分を底面部とし、側方隙間１３の部分を側壁部とした扁平箱状の形状を有する。側方隙間１３および下方隙間１４の隙間寸法（スリット幅）は、あくまでも一例であるが、金属プレート５の板厚が１００〜２００μｍの範囲内の所定の寸法である場合、５０〜１００μｍの範囲内の所定の寸法である。
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、上面５ａの外周部のみを張出部１１に接着させることで基板部３に対して浮いた状態で設けられた金属プレート５を有し、この金属プレート５上にイメージセンサ２を上側に露出させた状態で搭載した構成を備える。なお、本実施形態では、金属プレート５の側方においても側方隙間１３が形成されているが、金属プレート５は、少なくとも下面５ｂ側において凹部４の底面４ｄに対して隙間を隔てて設けられていればよい。
また、固体撮像装置１は、イメージセンサ２と基板部３とを電気的に接続する接続部材であるボンディングワイヤ１８を備える。ボンディングワイヤ１８は、例えばアーチ状等、上側に凸の湾曲形状ないし屈曲形状をなしながら、イメージセンサ２の表面２ａ（以下「センサ表面２ａ」とする。）と基板部３の表面３ａ（以下「基板表面３ａ」とする。）との間に跨るように設けられている。
ボンディングワイヤ１８は、例えばＡｕ（金）またはＣｕ（銅）からなる金属細線である。ボンディングワイヤ１８は、イメージセンサ２の表面２ａに形成されたパッド電極１９と、基板表面３ａに形成された図示せぬ電極とを電気的に接続する。ボンディングワイヤ１８は、パッド電極１９の数に応じて複数設けられている。なお、パッド電極１９は、外部に対する信号の送受信のための端子であり、例えばアルミニウム材料等により形成されている。
また、本実施形態に係る固体撮像装置１は、ボンディングワイヤ１８を被覆する樹脂部である保護樹脂部２０を備える。保護樹脂部２０は、イメージセンサ２と基板部３との間において、隙間１２を埋めるとともに、ボンディングワイヤ１８の全体を被覆するように設けられている。
保護樹脂部２０は、ボンディングワイヤ１８の上側に凸の湾曲形状ないし屈曲形状に対応して、ボンディングワイヤ１８の全体を含むように隆起状に形成されている。したがって、図３に示すように、保護樹脂部２０は、その上部を形成する部分であってボンディングワイヤ１８を被覆する膨出形状ないしドーム状の被覆部２１と、保護樹脂部２０の下部を形成する部分であって隙間１２内に存在する埋設部２２とを有する。埋設部２２は、被覆部２１の下側から下方に向けて突出した部分であり、金属プレート５の上面５ａのイメージセンサ２の外側において側面２ｄと内側面１１ｃとの間に介在している。
保護樹脂部２０の材料としては、例えばモールド材として用いられる樹脂材料が用いられる。具体的には、保護樹脂部２０の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂にケイ素酸化物を主成分としたフィラーを分散させたもの等が用いられる。
保護樹脂部２０の材料に関しては、ガラス７を透過した光が保護樹脂部２０の表面で反射してイメージセンサ２の受光部に入射することによるフレアの発生を防止する観点から、光を吸収するような物性を有する樹脂材料であることが好ましい。また、保護樹脂部２０の表面に梨地加工等のシボ加工を施すことも、フレアの発生を防止する点で有効である。
フレーム部６は、金属材料により構成されたベースプレート部２６と、樹脂材料により構成された支持フレーム部２７とを有する。ベースプレート部２６は、矩形枠状の部材であり、基板部３の平面視外形よりも大きい外形寸法を有する。ベースプレート部２６の内側の開口部の外形寸法は、基板部３の平面視外形よりも小さい。
フレーム部６は、エポキシ樹脂系接着剤やアクリル樹脂系接着剤等の接着剤により、基板表面３ａ上に固定される。フレーム部６は、基板表面３ａの外周部分を支持面部として、ボンディングワイヤ１８および保護樹脂部２０に干渉することなく設けられる。
枠状のベースプレート部２６の外周側の部分は、基板部３から外側に庇状に張り出している。また、ベースプレート部２６の内周側の部分は、基板表面３ａにおける外周側の部分に位置している。ベースプレート部２６の外周側の張出し部分には、固体撮像装置１を他の装置に実装したり固体撮像装置１が他の装置の組付けを受けたりするために用いられるボルト締結用の孔部２６ａが形成されている。
支持フレーム部２７は、ベースプレート部２６の組付けを受けるベース支持部２７ａと、ベース支持部２７ａの上側に設けられガラス７を支持する部分である支持本体部２７ｂとを有する。支持本体部２７ｂは、基板表面３ａに対して平行状に設けられた平板状の部分であり、中央部に貫通状の開口部２７ｃを有する。開口部２７ｃは、平面視で開口範囲内にイメージセンサ２の画素領域２ｃの全体を含む。支持本体部２７ｂの上面部２７ｄが、ガラス７を支持する部分となる。
なお、フレーム部６の構成は、本実施形態に限定されない。フレーム部６としては、本実施形態のように金属製のベースプレート部２６と樹脂製の支持フレーム部２７とを有する複合構造のものではなく、例えば、全体的に金属製の部材により構成されたものや、全体的に樹脂製の部材により構成されたものであってもよい。
ガラス７は、透明部材の一例であって、イメージセンサ２よりも大きい矩形板状の部材である。ガラス７は、フレーム部６の支持本体部２７ｂ上に設けられることで、イメージセンサ２の受光側において、イメージセンサ２に対して平行状にかつ所定の間隔を隔てて設けられている。ガラス７は、支持本体部２７ｂに対して接着剤等により固定されている。
ガラス７は、フレーム部６の支持本体部２７ｂに対して、開口部２７ｃの全体を上側から覆うように設けられている。したがって、ガラス７は、開口部２７ｃの開口寸法よりも大きい外形寸法を有する。このように、ガラス７は、イメージセンサ２の上方において、開口部２７ｃを介してセンサ表面２ａに対向するように設けられている。
ガラス７は、通常その上方に位置するレンズ等の光学系から入射する各種光を透過させ、キャビティ８を介してイメージセンサ２の受光面にその光を伝達する。ガラス７は、イメージセンサ２の受光面側を保護する機能を有するとともに、フレーム部６と相俟ってキャビティ８内への外部からの水分（水蒸気）やダスト等の侵入を遮断する機能を有する。なお、キャビティ８内は、イメージセンサ２上において、完全に外部から隔離・保護された空間部分となる。また、ガラス７の代わりに、例えば、プラスチック板、あるいは赤外光のみを透過するシリコン板等を用いることができる。
以上のような構成を備えた固体撮像装置１においては、ガラス７を透過した光が、キャビティ８内を通って、イメージセンサ２の画素領域２ｃに配された各画素を構成する受光素子により受光されて検出される。
次に、本実施形態に係る基板部３の構成について詳細に説明する。図１から図４に示すように、本実施形態に係る基板部３は、第１の基板である枠基板３１と、第２の基板であるキャビティ基板３２とを有し、これらの基板を分割要素として一体的に接合させた分割構造を有する。
キャビティ基板３２は、基板部３の裏面３ｂをなすとともに、基板表面３ａ側、つまり上側を開口側とした凹陥部３３を有する。キャビティ基板３２は、全体として矩形板状の外形に沿う形状を有し、上面３２ａに凹陥部３３を有する。凹陥部３３は、キャビティ基板３２の外形に沿って平面視で矩形状をなす窪み部分である。
このように、キャビティ基板３２は、上側を開放側とした略扁平箱状の形状を有し、キャビティ基板３２の上面３２ａは、平面視で矩形枠状の形状をなす平面となっている。キャビティ基板３２の下面３２ｂは、全体的に水平面状であり、基板部３の裏面３ｂとなる。
キャビティ基板３２は、基板部３の矩形状の平面視外形をなすとともに、基板部３の下部を構成する。したがって、キャビティ基板３２の外側面３２ｃは、基板部３の側面の下部を形成する。キャビティ基板３２の板厚は、例えば基板部３全体の厚さの約２／３である。
凹陥部３３は、水平面状かつ矩形状の底面３３ａと、底面３３ａに対して垂直状の側壁面３３ｂとを有する。凹陥部３３の底面３３ａが、凹部４の底面４ｄとなり、凹陥部３３の側壁面３３ｂが、凹部４の下部内側面４ｅとなる。キャビティ基板３２は、枠基板３１に対して基板部３の裏面３ｂ側、つまり下側に設けられ、凹陥部３３により枠基板３１の枠開口部３４とともに基板部３の凹部４を形成する。
キャビティ基板３２は、例えば複数の層からなる積層構造であってもよい。キャビティ基板３２は、例えば、図２において符号Ｃ１−Ｃ１で示す位置を上下の分割位置とする分割要素により構成されたものであってもよい。この場合、キャビティ基板３２は、下面３２ｂおよび凹陥部３３の底面３３ａをなす矩形板状の部分と、凹陥部３３の側壁面３３ｂをなす枠状の部分とが一体的に接合された構造となる。
枠基板３１は、貫通状の開口部である枠開口部３４をなす枠状の形状を有する。したがって、枠基板３１は、枠状をなす４つの辺部を有する。枠基板３１は、キャビティ基板３２の上面３２ａ側に設けられ、凹陥部３３とともに基板部３の凹部４をなす。
枠基板３１は、全体として矩形板状の外形に沿う形状を有し、平面視外形と同じ枠形状の上面３１ａおよび下面３１ｂを有する。枠基板３１の上面３１ａが、基板表面３ａとなる。枠基板３１は、枠状をなす４つの辺部により、矩形状の枠開口部３４を形成している。
枠基板３１は、基板部３の矩形状の平面視外形をなすとともに、基板部３の上部を構成する。したがって、枠基板３１の外側面３１ｃは、基板部３の側面の上部を形成する。枠基板３１の板厚は、例えば基板部３の全体の厚さの約１／３である。
枠開口部３４は、枠基板３１の４つの辺部の内側面３１ｄにより形成されている。内側面３１ｄは、上面３１ａに対して垂直状の面である。枠基板３１の内側面３１ｄが、凹部４の上空間部４ｂを形成する張出部１１の内側面１１ｃとなる。すなわち、枠基板３１は、枠開口部３４の開口寸法を、キャビティ基板３２の凹陥部３３の開口寸法よりも一回り小さくし、内周縁部を張出部１１としてキャビティ基板３２の上面３２ａから内側に向けて庇状に張り出させている。そして、枠基板３１は、枠開口部３４により、キャビティ基板３２の凹陥部３３とともに基板部３の凹部４を形成する。
枠基板３１およびキャビティ基板３２は、枠基板３１の下面３１ｂとキャビティ基板３２の上面３２ａとを合わせ面として接合され、基板部３を構成する。枠基板３１とキャビティ基板３２とは、枠基板３１の下面３１ｂとキャビティ基板３２の上面３２ａとの間に介装された導電シート３５を介して電気的に接続されている。導電シート３５は、例えば、キャビティ基板３２の上面３２ａの形状に合致するように矩形枠状の形状を有する。
導電シート３５は、枠基板３１とキャビティ基板３２との間の電気的な接続を確保する。導電シート３５は、例えば、ボンディングワイヤ１８の他端側が接続された基板表面３ａ上の電極に対して枠基板３１内に形成された配線等を介して電気的に接続されている。導電シート３５は、枠基板３１の下面３１ｂに臨むように形成された電極端子（図示略）と、キャビティ基板３２の上面３２ａに臨むように形成された電極３６とを電気的に接続させる。
また、基板部３の裏面３ｂ側には、コンデンサや抵抗やコネクタ等の周辺部品３７が配設されている。周辺部品３７は、裏面３ｂから突出するように設けられている。周辺部品３７としてのコネクタは、固体撮像装置１が実装される回路基板等に対する電気的な接続部となる。
本実施形態に係る固体撮像装置１は、イメージセンサ２と基板部３との関係について、次のような構成を備える。すなわち、センサ表面２ａは、イメージセンサ２の板厚方向、つまり上下方向について、基板表面３ａよりも凹部４の底側、つまり下側の位置に位置する。
具体的には、図４に示すように、センサ表面２ａが上下方向について基板表面３ａよりも下側の位置に位置する構成においては、センサ表面２ａの高さ位置が、基板表面３ａの高さ位置に対して、ΔＨ低い位置に位置する。したがって、金属プレート５の上面５ａを基準とし、イメージセンサ２の側面２ｄの高さは、張出部１１の内側面１１ｃの高さよりもΔＨ低くなっている。
また、図５に示すように、センサ表面２ａが上下方向について基板表面３ａと同じ位置に位置する構成であってもよい。このような構成においては、センサ表面２ａと基板表面３ａとが、所定の水平面に沿うように、共通の高さ位置Ｈ１上に位置する。したがって、イメージセンサ２の周囲において互いに対向して隙間１２を形成するイメージセンサ２の側面２ｄと、張出部１１の内側面１１ｃとが、金属プレート５の上面５ａを基準として同じ高さとなっている。
＜２．第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法＞
本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法の一例について、図６および図７を用いて説明する。
まず、図６Ａに示すように、金属プレート５の貼付けが行われる。すなわち、枠基板３１および金属プレート５が準備され、枠開口部３４を有する枠基板３１に対し、枠基板３１の裏面側である下面３１ｂ側に、枠開口部３４を覆うように金属プレート５を取り付ける工程が行われる。
枠基板３１に対する金属プレート５の取付けは、吸着ステージ４０上で行われる。吸着ステージ４０は、エア吸着等によって吸着作用を発揮する水平な吸着面４１を有する。
図６Ａに示すように、吸着ステージ４０に対し、枠基板３１がその上面３１ａ側を下側として吸着面４１上における所定の位置に吸着作用によって固定された状態でセットされる。この吸着面４１上の枠基板３１に対し、金属プレート５が、枠基板３１の下面３１ｂ側から、枠開口部３４を塞ぐように、接着剤が用いられて貼付け固定される。
次に、図６Ｂに示すように、金属プレート５が固定された枠基板３１を反転させる工程が行われる。つまり、金属プレート５側が吸着面４１側となるように、金属プレート５が固定された枠基板３１がひっくり返される。これにより、金属プレート５がその下面５ｂ側から吸着面４１に吸着された状態となり、金属プレート５の上側に枠基板３１が位置し、枠開口部３４を介して、金属プレート５の上面５ａが上側に露出した状態となる。
次に、図６Ｃに示すように、金属プレート５の枠開口部３４から臨む側の板面側、つまり上面５ａ側に、イメージセンサ２を固定する工程が行われる。すなわち、枠基板３１の枠開口部３４から上側に臨む金属プレート５の上面５ａに対して、イメージセンサ２が裏面２ｂ側を下側としてダイボンド材により所定の位置にダイボンドされることで貼付け固定される。これにより、基板部３を構成する枠基板３１に対して、金属プレート５を介して、イメージセンサ２が支持固定された状態となる。
金属プレート５に対するイメージセンサ２のダイボンドに関しては、金属プレート５にイメージセンサ２を固定する工程により金属プレート５に固定したセンサ表面２ａを、上下方向について、基板表面３ａよりも下側の位置に位置させることが行われる。すなわち、イメージセンサ２は、センサ表面２ａが基板表面３ａとなる枠基板３１の上面３１ａよりも低い位置となるように設けられる（図４参照）。ここで、センサ表面２ａを、上下方向について、基板表面３ａと同じ位置に位置させることが行われてもよい。つまり、イメージセンサ２は、センサ表面２ａが枠基板３１の上面３１ａと同じ高さ位置となるように設けられてもよい（図５参照）。
センサ表面２ａと基板表面３ａ（上面３１ａ）との高さ位置関係の調整は、例えば、基板部３における枠基板３１の厚さの調整や、イメージセンサ２の厚さの調整や、金属プレート５の上面部の形状等によって行われる。金属プレート５の上面部の形状に関しては、例えば、金属プレート５の上面部に、イメージセンサ２を嵌合させる嵌合凹部を形成することにより、その嵌合凹部の深さの調整によって、センサ表面２ａの高さ位置を調整することができる。
次に、図６Ｄに示すように、金属プレート５にイメージセンサ２を固定する工程の後に、センサ表面２ａと基板表面３ａとの間に、ボンディングワイヤ１８を設ける工程が行われる。すなわち、センサ表面２ａに複数形成されたパッド電極１９と、基板表面３ａに複数形成された電極とが、それぞれボンディングワイヤ１８によって電気的に接続される。ボンディングワイヤ１８は、一端側をセンサ表面２ａのパッド電極１９に電気的に接続させ、他端側を基板表面３ａの電極に電気的に接続させ、例えばアーチ状等の上側に凸の所定の形状をなすように配線される。
続いて、図６Ｄに示すように、イメージセンサ２と基板部３との間に、ボンディングワイヤ１８を被覆する保護樹脂部２０を設ける工程が行われる。この工程では、保護樹脂部２０となる樹脂材料（例えば、熱硬化性樹脂）がディスペンサ等により塗布され、被覆部２１および埋設部２２を有する保護樹脂部２０が形成される（図４参照）。
保護樹脂部２０となる樹脂材料は、ディスペンサのノズルから吐出されながら、イメージセンサ２と基板部３との間において、隙間１２を埋めるとともに、ボンディングワイヤ１８の全体を被覆するように塗布される。これにより、ボンディングワイヤ１８の凸形状に対応してその全体を被覆した保護樹脂部２０が隆起状に形成される。
次に、図７Ａに示すように、キャビティ基板３２の貼付けが行われる。すなわち、キャビティ基板３２が準備され、枠基板３１の裏面側である下面３１ｂ側に、凹陥部３３を有するキャビティ基板３２を取り付ける工程が行われる。キャビティ基板３２においては、下面３２ｂ側に、コンデンサや抵抗やコネクタ等の周辺部品３７があらかじめ実装されている。
枠基板３１に対するキャビティ基板３２の取付けには、吸着ステージ４５が用いられる。吸着ステージ４５は、エア吸着等によって吸着作用を発揮する水平な吸着面４６を有する。吸着面４６には、周辺部品３７との干渉を避けるための凹部４７が形成されている。すなわち、凹部４７は、キャビティ基板３２の下面３２ｂから突出するように設けられた周辺部品３７を受け入れる窪み部分であり、周辺部品３７の配設部位に対応して形成されている。これにより、基板部３の裏面３ｂとなるキャビティ基板３２の下面３２ｂが、吸着ステージ４５の吸着面４６に吸着される。
図７Ａに示すように、吸着ステージ４５に対し、キャビティ基板３２がその下面３２ｂ側を下側として、周辺部品３７を凹部４７内に位置させつつ、下面３２ｂを吸着面４６に吸着作用によって固定された状態でセットされる。この吸着面４６上のキャビティ基板３２に対し、金属プレート５を介してイメージセンサ２を支持した枠基板３１が、キャビティ基板３２の上面３２ａ側から、凹陥部３３を塞ぐように固定される。
枠基板３１は、その下面３１ｂと、キャビティ基板３２の上面３２ａとの間に導電シート３５を介在させ、接着剤等によってキャビティ基板３２に固定される。なお、導電シート３５自体が接着機能を有するものであってもよい。この場合、接着機能を有する導電シート３５により、枠基板３１がキャビティ基板３２に固定される。導電シート３５により、枠基板３１とキャビティ基板３２との間の電気的な接続が確保される。
枠基板３１は、キャビティ基板３２に対して、凹陥部３３により枠開口部３４とともに凹部４（図２参照）が形成されるとともに、金属プレート５の少なくとも裏面側である下面５ｂ側において金属プレート５と凹部４をなす底面４ｄとの間に下方隙間１４が形成されるように取り付けられる。本実施形態では、金属プレート５と基板部３との間においては、下方隙間１４に加えて、下方隙間１４と連続して中空部１５をなす側方隙間１３も形成されている。キャビティ基板３２に枠基板３１が固定されることで、基板部３が構成される（図１参照）。
次に、図７Ｂに示すように、フレーム部６の貼付けが行われる。すなわち、吸着ステージ４５上に支持された基板表面３ａ上に、ベースプレート部２６および支持フレーム部２７を有するフレーム部６を取り付ける工程が行われる。フレーム部６は、基板表面３ａの周縁部を支持面として、支持フレーム部２７の開口部２７ｃがイメージセンサ２の上方に位置するように、樹脂系の接着剤等により固定される。
そして、図７Ｃに示すように、ガラス７の貼付けが行われる。すなわち、フレーム部６の支持本体部２７ｂに対して、開口部２７ｃの全体を上側から覆うように、ガラス７が接着剤等によって貼付け固定される。これにより、イメージセンサ２および基板部３上において、フレーム部６およびガラス７によって密閉空間であるキャビティ８が形成される。
以上のような製造工程により、本実施形態に係る固体撮像装置１が得られる。すなわち、図１に示すように、固体撮像装置１は、パッケージ内にイメージセンサ２がダイボンドされた金属プレート５が埋め込まれた形態で、金属プレート５の裏面側が中空状態となっているパッケージ構造を備える。このパッケージ構造において、金属プレート５の上面５ａの外周部のみが接着剤によって基板部３の張出部１１に固定されており、基板表面３ａに対してセンサ表面２ａが同じ高さあるいはそれよりも低くなっている。また、基板部３が、金属プレート５の固定を受ける枠基板３１と、枠基板３１に電気的に接続されたキャビティ基板３２とを備える構成となっている。
＜３．第１実施形態に係る固体撮像装置の変形例＞
本技術の第１実施形態に係る固体撮像装置１の変形例を図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示す。
図８Ａに示す第１の変形例は、固体撮像装置１において、保護樹脂部２０が設けられていない構成である。このような構成によれば、上述した固体撮像装置１の製造方法において、保護樹脂部２０を設ける工程が省略される。
図８Ｂに示す第２の変形例は、固体撮像装置１において、コンデンサやコネクタ等の周辺部品３７ではなく、複数の外部端子３９を備えた構成である。外部端子３９は、基板部３の裏面３ｂの部分の内部において、裏面３ｂに臨むように形成されている。つまり、外部端子３９は、基板部３の裏面３ｂと面一となるように形成されている。外部端子３９は、固体撮像装置１が実装されるフレキシブル基板等の基板に対する電気的な接続を行うための端子となる。
第２の変形例の構成によれば、枠基板３１をキャビティ基板３２に固定する工程（図７Ａ参照）等において、金属プレート５の貼付け工程等において用いられる吸着ステージ４０（図６Ａ参照）と同様に、水平な吸着面を有する吸着ステージを用いることができる。この場合、例えば、上述した固体撮像装置１の製造方法の一連の工程を、共通の吸着ステージを用いて行うことが可能となる。
図８Ｃに示す第３の変形例は、図８Ｂに示す第２の変形例の構成において、保護樹脂部２０が設けられていない構成である。
以上のような変形例の構成は、固体撮像装置１の用途や固体撮像装置１が搭載される装置等によって適宜採用されるものである。
以上のような本実施形態に係る固体撮像装置１およびその製造方法によれば、イメージセンサ２としてのセンサチップの反りの発生や反りの変動を抑制することができるとともに、外部端子３９や周辺部品３７の配設部位が制限されることを防止することができる。
本実施形態に係る固体撮像装置１は、イメージセンサ２を、基板部３に対して、上面５ａの外周部を基板部３に接着させた金属プレート５を介して間接的に支持させるとともに、金属プレート５の裏面側を下方隙間１４により中空状態とした構成を備える。このような構成によれば、イメージセンサ２を基板部３に対して直接接触させることなく支持することができるとともに、金属プレート５の基板部３に対する接触面積を小さくすることができる。
これにより、固体撮像装置１あるいはそれを備えた電子機器の組立て中の熱履歴や、組立て後の製品使用時における周辺環境の変化によって生じる、イメージセンサ２と基板部３の線膨張係数の差やキャビティ８の内圧上昇に起因したイメージセンサ２の反りおよびその変動を抑制することができる。
また、金属プレート５の裏面側が基板部３に接着されている場合、温度や環境の変化による基板部３の反り変動に金属プレート５が追従し、これにともなってイメージセンサ２の反りが生じることになる。この点、本実施形態に係る固体撮像装置１によれば、金属プレート５の裏面側が基板部３から離間しているため、金属プレート５が基板部３の変形の影響を受けにくく、イメージセンサ２の反りおよびその変動を抑制することができる。結果として、イメージセンサ２の反りおよびその変動に起因した固体撮像装置１による画質の低下を抑制することができる。
特に、基板部３がプラスチック等の有機材料により形成された有機基板である場合、基板部３が比較的低剛性となり、吸湿・脱湿などによる膨張・収縮が比較的大きくなり、また、シリコンチップであるイメージセンサ２と基板部３との線膨張係数の差が比較的大きくなる。これらのことから、基板部３が有機基板である場合に固体撮像装置１の構成を採用することにより、イメージセンサ２の反りおよびその変動を効果的に抑制することができる。
また、図８Ｂに示す第２の変形例や図８Ｃに示す第３の変形例の構成のように、基板部３の裏面３ｂ側に複数の外部端子３９を備えた構成の場合、例えば、固体撮像装置１は、基板等に実装される際、接合用の半田を溶融するためのリフロー処理を受けるため、加熱される機会が比較的多い。このため、外部端子３９を有する場合に固体撮像装置１の構成を作用することにより、加熱されることで生じるイメージセンサ２の反りおよびその変動の低減作用を効果的に得ることができる。
また、本実施形態に係る固体撮像装置１によれば、イメージセンサ２を基板部３に対して間接的に支持するための金属プレート５が、基板部３において上側に開口するように形成された凹部４内に浮いた状態で設けられている。このような構成によれば、基板部３の底面部および側面部は、金属プレート５の影響を受けることなく固体撮像装置１における外面部をなす部分となる。これにより、基板部３におけるコンデンサ等の周辺部品３７や外部端子３９の配設部位が制限されることがなく、周辺部品３７や外部端子３９の配設部位について高い自由度を得ることができる。特に、基板部３の裏面３ｂ側において周辺部品３７の実装や外部端子３９の配置を自由なレイアウトで行うことが可能となる。
また、本実施形態に係る固体撮像装置１においては、基板部３が、枠基板３１と枠基板３１とともに凹部４を形成するキャビティ基板３２とを有し、これらを電気的に接続させた構成となっている。このような構成によれば、基板部３に対して金属プレート５を浮いた状態で支持するための張出部１１を有する凹部４を容易に作ることが可能となる。また、枠基板３１およびキャビティ基板３２を互いに別体として製造することができるので、基板部３における配線構造等の作り込みが容易となり、より複雑な回路構造にも容易に対向することが可能となる。
また、本実施形態に係る固体撮像装置１においては、ボンディングワイヤ１８が架設されるセンサ表面２ａと基板表面３ａとの高さ関係について、センサ表面２ａが、基板表面３ａと同じ高さあるいは基板表面３ａよりも低くなっている。このような構成によれば、フレアの発生を抑制することができ、保護樹脂部２０の形成が容易となる。このような作用効果が得られることについて、比較例の構成を用いて説明する。
図９に、比較例の構成として、センサ表面２ａの高さ位置が基板表面３ａの高さ位置よりも高くなっている構成を示す。つまり、この比較例の構成においては、センサ表面２ａの高さ位置が、基板表面３ａの高さ位置に対して、ΔＨａ高い位置に位置する。したがって、金属プレート５の上面５ａを基準とし、イメージセンサ２の側面２ｄの高さは、張出部１１の内側面１１ｃの高さよりもΔＨａ高くなっている。
比較例の構成によれば、ボンディングワイヤ１８が、イメージセンサ２側から基板部３側への打ち下ろしとなる。このため、ボンディングワイヤ１８がイメージセンサ２の上側のエッジ部２ｅ（円Ｓ１で示す部分）に接触することによるショートを避ける観点から、ボンディングワイヤ１８を高ループのワイヤボンド形状とする必要が生じる。つまり、上側に凸の湾曲ないし屈曲形状をなすボンディングワイヤ１８の配線形状の頂部の高さを高くする必要が生じる。
ボンディングワイヤ１８が高ループの形状となることで、ボンディングワイヤ１８がガラス７を透過した光を受けやすくなるため、フレアの発生リスクが高くなる。また、ボンディングワイヤ１８が高ループの形状となると、保護樹脂部２０の形成に際し、保護樹脂部２０となる樹脂材料を、ボンディングワイヤ１８の高ループ形状に合わせて高く盛る必要が生じるため、保護樹脂部２０が形成しにくくなるという問題がある。
このような比較例の構成に対し、図５および図４に示すように、センサ表面２ａを基板表面３ａと同じ高さあるいは基板表面３ａよりも低くした構成によれば、ボンディングワイヤ１８が、イメージセンサ２側から基板部３側への平行出しまたは打ち上げとなる。このため、ボンディングワイヤ１８がイメージセンサ２の上側のエッジ部２ｅ（円Ｓ１で示す部分）に接触しにくくなるため、ボンディングワイヤ１８を低ループのワイヤボンド形状とすることが可能となる。つまり、上側に凸の湾曲ないし屈曲形状をなすボンディングワイヤ１８の配線形状の頂部の高さを低くすることができる。
ボンディングワイヤ１８が低ループの形状となることで、ボンディングワイヤ１８がガラス７を透過した光を受けにくくなるため、フレアの発生リスクを低くすることができる。また、ボンディングワイヤ１８が低ループの形状となると、保護樹脂部２０の形成に際して樹脂材料を高く盛る必要がなくなり、保護樹脂部２０の形成を容易にすることができる。
また、保護樹脂部２０の形成に関しては、ボンディングワイヤ１８が低ループの形状となることで、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、保護樹脂部２０の樹脂材料の量を少なくすることができ、コストの削減を図ることができる。また、センサ表面２ａおよび基板表面３ａにおいて、保護樹脂部２０の樹脂材料がボンディングワイヤ１８の接続部位の外側に流れて不要な部位に付着することを抑制することができる。さらに、ボンディングワイヤ１８の下方に位置する、イメージセンサ２と基板部３との間の隙間１２に、保護樹脂部２０の樹脂材料を流入させやすくすることができる。
また、本実施形態に係る固体撮像装置１は、ボンディングワイヤ１８を被覆する保護樹脂部２０を備える。このような構成によれば、ボンディングワイヤ１８を保護することができ、また、フレアの対策を容易に行うことができる。
また、本実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法によれば、上述したような作用効果が得られる固体撮像装置１を、効率的なプロセスによって容易に製造することが可能となる。
＜４．第２実施形態に係る固体撮像装置の構成例＞
本技術の第２実施形態に係る固体撮像装置１の構成例ついて、図１０を参照して説明する。なお、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置５１は、第１実施形態の固体撮像装置１との対比において、金属プレート５および基板部３の両方に接触した状態で設けられ、金属プレート５の熱を基板部３に伝達させる熱伝導部６０を有する点で異なる。熱伝導部６０は、少なくとも金属プレート５の下面５ｂと基板部３の底面４ｄとの間の下方隙間１４を全体的に占めるように設けられることが好ましい。
本構成例では、固体撮像装置５１は、熱伝導部６０として、金属プレート５と基板部３との間の空間部分を埋めるように樹脂により形成された充填樹脂部６１を有する。充填樹脂部６１は、側方隙間１３と下方隙間１４とが連続した中空部１５の全体に充填された樹脂により形成されている。
したがって、充填樹脂部６１は、中空部１５をなす面形状に符合した外形形状、つまり扁平箱状の形状を有する。具体的には、充填樹脂部６１は、金属プレート５に対しては、下面５ｂおよび側面５ｃの各面の全面に接触しており、基板部３に対しては、底面４ｄおよび下部内側面４ｅの各面の全面に接触しており、これらの面に対する接触面により外形をなしている。
充填樹脂部６１は、熱伝導性が比較的高い高熱伝導樹脂材料により形成されている。充填樹脂部６１は、例えば、熱可塑性を有し、リフロー時等の高温時には低弾性となり、基板部３等の変形を阻害しないような特性を有する。充填樹脂部６１としては、金属プレート５と基板部３との間で緩衝作用が得られるようなものが好ましい。
具体的には、充填樹脂部６１の材料としては、例えば、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルアミド樹脂、およびポリエーテルアミドイミド樹脂のうちいずれか１つを主成分とする組成物が挙げられる。その他、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリアミドイミド樹脂のうちいずれか１つに可塑性をもつセグメントを変成した組成物がある。この場合、例えば、ハードセグメントとしてのイミド樹脂（芳香族ポリイミド）に、ソフトセグメントとしてのシロキサンイミドを加えたものが用いられる。また、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリアミドイミド樹脂のうちいずれか１つを主成分とし、熱可塑性をもつ樹脂粒子を含有する組成物が挙げられる。さらに、ポリアミドシリコーン共重合体やポリイミドアミドシリコーン共重合体等の熱可塑性を持つ材料を変成したもの、あるいはこの材料とその他材料とを複合したものであってもよい。
＜５．第２実施形態に係る固体撮像装置の製造方法＞
本技術の第２実施形態の固体撮像装置５１の製造方法としては、例えば、次のような方法が用いられる。
上述した第１実施形態の固体撮像装置１の製造方法において、吸着ステージ４５（図７Ａ参照）上にキャビティ基板３２がセットされた状態において、凹陥部３３内に、充填樹脂部６１となる樹脂材料が入れられる。その後、キャビティ基板３２に対して、金属プレート５を介してイメージセンサ２を支持した枠基板３１が、キャビティ基板３２に搭載される。
その後、中空部１５内の樹脂を固化させるために、所定の温度条件でベーキングが行われる。ベーキングの温度は、樹脂材料やそれに含まれる溶剤等に合わせて適宜設定される。ベーキングを行うことで、中空部１５内の樹脂が固化し、充填樹脂部６１が形成される。
また、充填樹脂部６１を形成する方法としては、例えば、図７Ａに示すように枠基板３１に対するキャビティ基板３２の取付けを行った後、中空部１５内に、充填樹脂部６１となる樹脂材料を注入する方法であってもよい。この場合、枠基板３１側またはキャビティ基板３２側あるいは両方に、充填樹脂部６１となる樹脂材料を注入するための注入口が設けられる。中空部１５内に樹脂材料を充填した後、上述のとおりベーキングを行うことで、中空部１５内の樹脂が固化し、充填樹脂部６１が形成される。
充填樹脂部６１が形成された後、フレーム部６の貼付けが行われ（図７Ｂ参照）、その後、ガラス７の貼付けが行われる（図７Ｃ参照）。これにより、図１０に示すような本実施形態の固体撮像装置５１が得られる。
以上のような本実施形態に係る固体撮像装置５１によれば、第１実施形態に係る固体撮像装置１によって得られる作用効果に加え、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置５１によれば、中空部１５内に熱伝導部６０として充填樹脂部６１を有することから、イメージセンサ２の発熱によって加熱される金属プレート５の熱が、充填樹脂部６１を介して基板部３に伝達される。これにより、固体撮像装置５１の放熱性を向上させることができる。
＜６．第２実施形態に係る固体撮像装置の変形例＞
本技術の第２実施形態に係る固体撮像装置５１の変形例を図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示す。
図１１Ａに示す第１の変形例は、固体撮像装置５１において、熱伝導部６０として、金属プレート５の下方の空間部分のみに設けられた樹脂部６２を有する。つまり、樹脂部６２は、金属プレート５の下面５ｂと基板部３の底面４ｄとの間の下方隙間１４を全体的に占めるように設けられている。樹脂部６２の材料としては、上述した充填樹脂部６１の樹脂材料と同様のものが用いられる。
このような構成によっても、樹脂部６２によって金属プレート５の熱を基板部３に伝達させることができ、固体撮像装置５１の放熱性を向上させることができる。
このように、熱伝導部６０は、金属プレート５と基板部３との間の空間部分の少なくとも一部を占めるように設けられればよい。したがって、熱伝導部６０は、例えば、側方隙間１３のみに設けられたり、側方隙間１３および下方隙間１４それぞれの空間部分において部分的に設けられたりしてもよい。また、熱伝導部６０の材料としては、樹脂材料に限らず、セラミックス、金属材料、シリコン等の半導体等であってもよい。
また、固体撮像装置５１の変形例としては、第１実施形態の変形例と同様に、図１１Ｂに示すように、保護樹脂部２０が設けられていない構成や、図１１Ｃに示すように、基板部３の裏面３ｂ側に複数の外部端子３９を備えた構成がある。
＜７．電子機器の構成例＞
上述した実施形態に係る固体撮像装置の電子機器への適用例について、図１２を用いて説明する。なお、ここでは第１実施形態に係る固体撮像装置１の適用例について説明する。
固体撮像装置１は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に固体撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態のものであってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態のものであってもよい。
図１２に示すように、電子機器としての撮像装置１００は、光学部１０２と、固体撮像装置１と、カメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路１０３と、フレームメモリ１０４と、表示部１０５と、記録部１０６と、操作部１０７と、電源部１０８とを備える。ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７および電源部１０８は、バスライン１０９を介して相互に接続されている。
光学部１０２は、複数のレンズを含み、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像装置１の撮像面上に結像する。固体撮像装置１は、光学部１０２によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
表示部１０５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置１で撮像された動画または静止画を表示する。記録部１０６は、固体撮像装置１で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
操作部１０７は、ユーザによる操作の下に、撮像装置１００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示部１０５、記録部１０６および操作部１０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
以上のような撮像装置１００によれば、固体撮像装置１において、イメージセンサ２としてのセンサチップの反りの発生や反りの変動を抑制することができ、高画質な撮像画像を得ることができる。また、固体撮像装置１において、外部端子３９や周辺部品３７の配設部位が制限されることを防止することができる。また、固体撮像装置１の代わりに、熱伝導部６０を備えた第２実施形態の固体撮像装置５１を適用することにより、固体撮像装置５１および撮像装置１００において放熱性を向上させることができる。
上述した実施形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。また、本開示に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。また、上述した各実施形態で説明した変形例等は、他の実施形態において適宜組み合せることができる。
上述した実施形態では、本技術に係る半導体装置としてＣＭＯＳ固体撮像装置を例にとって説明したが、本技術は、例えばＣＣＤ固体撮像装置等の他の固体撮像装置にも適用可能である。また、本技術は、固体撮像装置に限らず、半導体素子を有する半導体装置に適用可能である。
上述した実施形態では、固体撮像装置は、本技術に係る板状部材の一例として、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等からなる金属プレート５を備えるが、本技術に係る板状部材の材料は、金属材料に限定されるものではなく、例えば、セラミックス、樹脂材料、シリコン等の半導体等であってもよい。ただし、イメージセンサ２の反りを抑制する観点からは、板状部材の材料としては、本技術に係る半導体素子としてのイメージセンサ２を構成する半導体材料（シリコン等）と線膨張係数が近い材料が好ましい。板状部材の材料としては、線膨張係数がシリコンに比較的近いことや、比較的安価であること等から、ステンレス鋼（ＳＵＳ）の一種であるＳＵＳ４３０が好適に用いられる。
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）
半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、
前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、
前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備える
半導体装置。
（２）
前記基板部は、
貫通状の開口部をなす枠状の形状を有する第１の基板と、
前記基板部の表面側を開口側とした凹陥部を有し、前記第１の基板に対して前記基板部の裏面側に設けられ、前記凹陥部により前記開口部とともに前記凹部を形成する第２の基板と、を有する
前記（１）に記載の半導体装置。
（３）
前記板状部材および前記基板部の両方に接触した状態で設けられ、前記板状部材の熱を前記基板部に伝達させる熱伝導部を有する
前記（１）または前記（２）に記載の半導体装置。
（４）
前記熱伝導部は、前記板状部材と前記基板部との間の空間部分を埋めるように樹脂により形成された充填樹脂部である
前記（３）に記載の半導体装置。
（５）
前記半導体素子の表面と前記基板部の表面との間に設けられ、前記半導体素子と前記基板部とを電気的に接続する接続部材を備え、
前記半導体素子の表面は、前記半導体素子の板厚方向について、前記基板部の表面と同じ位置、または前記基板部の表面よりも前記凹部の底側の位置に位置する
前記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（６）
前記半導体素子と前記基板部との間に設けられ、前記接続部材を被覆する樹脂部を備える
前記（５）に記載の半導体装置。
（７）
半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、
前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、
前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備える
半導体装置を備えた
電子機器。
（８）
貫通状の開口部をなす枠状の形状を有する第１の基板に対し、前記第１の基板の裏面側に、前記開口部を覆うように板状部材を取り付ける工程と、
前記板状部材の前記開口部から臨む側の板面側に、半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子を固定する工程と、
前記第１の基板の裏面側に、表面側を開口側とした凹陥部を有する第２の基板を、前記凹陥部により前記開口部とともに前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部が形成されるとともに、前記板状部材の少なくとも裏面側において前記板状部材と前記凹部をなす面との間に隙間が形成されるように取り付ける工程と、を含む
半導体装置の製造方法。
（９）
前記板状部材に前記半導体素子を固定する工程の後に、
前記半導体素子の表面と前記基板部の表面との間に、前記半導体素子と前記基板部とを電気的に接続する接続部材を設ける工程と、
前記半導体素子と前記基板部との間に、前記接続部材を被覆する樹脂部を設ける工程と、を有し、
前記板状部材に前記半導体素子を固定する工程により前記板状部材に固定した前記半導体素子の表面を、前記半導体素子の板厚方向について、前記基板部の表面と同じ位置、または前記基板部の表面よりも前記凹部の底側の位置に位置させる
前記（８）に記載の半導体装置の製造方法。
１ 固体撮像装置（半導体装置）
２ イメージセンサ（半導体素子）
２ａ 表面
２ｂ 裏面
３ 基板部
３ａ 表面
３ｂ 裏面
４ 凹部
４ｄ 底面
５ 金属プレート（板状部材）
５ａ 上面
５ｂ 下面
１４ 下方隙間
１８ ボンディングワイヤ（接続部材）
２０ 保護樹脂部（樹脂部）
３１ 枠基板（第１の基板）
３２ キャビティ基板（第２の基板）
３３ 凹陥部
３４ 枠開口部
５１ 固体撮像装置（半導体装置）
６０ 熱伝導部
６１ 充填樹脂部
６２ 樹脂部
１００ 撮像装置（電子機器）

Claims (9)

  1. 半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、
    前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、
    前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備える
    半導体装置。
  2. 前記基板部は、
    貫通状の開口部をなす枠状の形状を有する第１の基板と、
    前記基板部の表面側を開口側とした凹陥部を有し、前記第１の基板に対して前記基板部の裏面側に設けられ、前記凹陥部により前記開口部とともに前記凹部を形成する第２の基板と、を有する
    請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記板状部材および前記基板部の両方に接触した状態で設けられ、前記板状部材の熱を前記基板部に伝達させる熱伝導部を有する
    請求項１に記載の半導体装置。
  4. 前記熱伝導部は、前記板状部材と前記基板部との間の空間部分を埋めるように樹脂により形成された充填樹脂部である
    請求項３に記載の半導体装置。
  5. 前記半導体素子の表面と前記基板部の表面との間に設けられ、前記半導体素子と前記基板部とを電気的に接続する接続部材を備え、
    前記半導体素子の表面は、前記半導体素子の板厚方向について、前記基板部の表面と同じ位置、または前記基板部の表面よりも前記凹部の底側の位置に位置する
    請求項１に記載の半導体装置。
  6. 前記半導体素子と前記基板部との間に設けられ、前記接続部材を被覆する樹脂部を備える
    請求項５に記載の半導体装置。
  7. 半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子と、
    前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部を有する基板部と、
    前記基板部に固定された状態で前記凹部内に位置し、一方の板面側に前記半導体素子を固定させ、少なくとも他方の板面側において前記凹部をなす面に対して隙間を隔てて設けられた板状部材と、を備える
    半導体装置を備えた
    電子機器。
  8. 貫通状の開口部をなす枠状の形状を有する第１の基板に対し、前記第１の基板の裏面側に、前記開口部を覆うように板状部材を取り付ける工程と、
    前記板状部材の前記開口部から臨む側の板面側に、半導体基板の一方の板面側を受光側とする半導体素子を固定する工程と、
    前記第１の基板の裏面側に、表面側を開口側とした凹陥部を有する第２の基板を、前記凹陥部により前記開口部とともに前記受光側である表面側に臨んで開口して表面側に前記半導体素子を位置させる凹部が形成されるとともに、前記板状部材の少なくとも裏面側において前記板状部材と前記凹部をなす面との間に隙間が形成されるように取り付ける工程と、を含む
    半導体装置の製造方法。
  9. 前記板状部材に前記半導体素子を固定する工程の後に、
    前記半導体素子の表面と前記基板部の表面との間に、前記半導体素子と前記基板部とを電気的に接続する接続部材を設ける工程と、
    前記半導体素子と前記基板部との間に、前記接続部材を被覆する樹脂部を設ける工程と、を有し、
    前記板状部材に前記半導体素子を固定する工程により前記板状部材に固定した前記半導体素子の表面を、前記半導体素子の板厚方向について、前記基板部の表面と同じ位置、または前記基板部の表面よりも前記凹部の底側の位置に位置させる
    請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
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