JPWO2021095193A1 - イメージセンサモジュール、及び、イメージセンサモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

イメージセンサチップにおけるセンサ領域の前方に、ギャップを作って配されるカバーガラスを備えてなるイメージセンサーモジュールであって、前記ギャップを、前記イメージセンサチップの電極に電気的に接続されるワイヤーボンディングのボンディングワイヤーの一部によって構成させるようにしてなる。

Description

この発明は、イメージセンサモジュールの改良、および、その製造方法に関する。

イメージセンサモジュールにおいて、イメージセンサチップのイメージセンサの前方に、ギャップを作って配されるカバーガラスを備えたものとして、特許文献１〜４に示されるものがある。

特開２０１８−６７６０号公報 特開２００７−３１１４１６号公報 特開２０１６−３３９６３号公報 国際公開第２０１６/８４３９４号公報

前記特許文献１〜４のものはいずれも、前記ギャップを、前記イメージセンサチップと前記カバーガラスとの間に別体のスペーサを介在させるか、これに代わる前記カバーガラスの支持体を設けることにより、形成させるようにしている。

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種のイメージセンサモジュールにおけるイメージセンサチップとカバーガラスとの間のギャップを、イメージセンサモジュールにそのための格別の構造をもたせることなく、合理的且つ適切に形成できるようにする点にある。

前記課題を達成するために、この発明にあっては、第一の観点から、イメージセンサモジュールを、イメージセンサチップにおけるセンサ領域の前方に、ギャップを作って配されるカバーガラスを備えてなるイメージセンサーモジュールであって、
前記ギャップを、前記イメージセンサチップの電極に電気的に接続されるワイヤーボンディングのボンディングワイヤーの一部によって構成させるようにしてなる、ものとした。

前記ボンディングワイヤーの一部を、前記ワイヤーボンディングにおけるボールボンド部分としておくことが、この発明の態様の一つとされる。あるいはまた、前記ボンディングワイヤーの一部を、前記ワイヤーボンディングにおけるセカンドボンド部分としておくことが、この発明の態様の一つとされる。

また、少なくとも前記ボンディングワイヤーの一部を、前記イメージングチップと前記カバーガラスとの間に充填される前記カバーガラスの接着用樹脂によって覆うようにしておくとが、この発明の態様の一つとされる。あるいはまた、前記ギャップの全体に、前記カバーガラスの接着用樹脂を充填しておくことが、この発明の態様の一つとされる。

また、前記課題を達成するために、この発明にあっては、第二の観点から、イメージセンサモジュールの製造方法を、複数のイメージセンサチップを、隣り合う前記イメージセンサチップとの間に間隔を開けて、基板上にダイボンディングする第一ステップと、
前記第一ステップによって前記基板上に配された前記イメージセンサチップの電極と前記基板とをワイヤーボンディングのボンディングワイヤーによって電気的に接続させる第二ステップと、
前記第二ステップによって形成された前記ボンディングワイヤーにおける前記イメージセンサチップの電極上にある一部が少なくとも接着用樹脂で覆われるように前記イメージセンサチップ上に前記接着用樹脂を付着させる第三ステップと、
前記第三ステップにおいて塗布された接着用樹脂を介して前記イメージセンサチップ上にカバーガラスを載置させる第四ステップと、
前記の第四ステップにおいて載置された前記カバーガラスの内面と前記イメージセンサチップの上面との間に前記ボンディングワイヤーの一部の厚さ分のギャップが形成される状態となるまで前記カバーガラスを押圧する第五ステップとを含む、ものとした。

この発明によれば、この種のイメージセンサモジュールにおけるイメージセンサチップとカバーガラスとの間のギャップを、イメージセンサモジュールにそのための格別の構造をもたせることなく、合理的且つ適切に形成することができる。

図１は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第一例）の正面構成図である。 図２は、前記第一例の断面構成図である。 図３は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第二例）の断面構成図である。 図４は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第三例）の断面構成図である。 図５は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第四例）の断面構成図である。 図６は、前記第一例を製造する製造方法を構成する各工程の内容を理解しやすいように示した構成図である。 図７は、前記製造方法において、基板上に配されたイメージセンサチップ上にカバーガラスを載せた直後の状態を示した断面構成図である。 図８は、図７におけるＡ部の拡大図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ線位置での断面図である。 図９は、前記製造方法において、基板上に配されたイメージセンサチップ上にカバーガラスを載せた状態から、カバーガラスとイメージセンサチップとによってボンディングワイヤーの一部を挟み付けるようになるまでカバーガラスを押圧した状態を示した拡大断面構成図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ−Ｃ線位置での断面図である。

以下、図１〜図９に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。

この実施の形態にかかるイメージセンサモジュール１は、各種の機器や装置に組み込まれてこれらの機器や装置に撮像機能を付加するものである。具体的には、かかるイメージセンサモジュール１は、これを構成するイメージセンサチップ２（撮像素子）によってこれらの機器などに備えられた対物レンズによって結像された像を電気信号に変換することで、これらの機器などに撮像機能を付加するものである。この実施の形態にかかるイメージセンサモジュール１は、特に、振動や衝撃が作用されることが多い車載カメラ、スマートフォン、携帯型電子端末などに利用されるのに適した構造を備えている。

図１及び図２にイメージセンサモジュール１の概要を示す。図示の例では、四角形の板状をなす基板３の上面３ａに、基板３より小さい四角形の板状をなすイメージセンサチップ２が基板３の上面３ａにイメージセンサチップ２の下面２ａを接しさせるようにして配されている。イメージセンサチップ２の上面２ｂの中央にはセンサ領域２ｃ（受光部）が形成されている。また、イメージセンサチップ２上には、イメージセンサチップ２と実質的に同じ大きさの四角形の板状をなすカバーガラス４が、イメージセンサチップ２の上面２ｂにカバーガラス４の一面（以下、このカバーガラス４の一面を内面４ａと称する。）を向き合わせるようにして、配されている。カバーガラス４はその各辺をイメージセンサチップ２の対応する各辺に沿わせるようにしてイメージセンサチップ２上に配されている。

イメージセンサチップ２と基板３は、ワイヤーボンディングによって生成されるボンディングワイヤー５によって電気的に接続されている。具体的には、イメージセンサチップ２のセンサ領域の外側に形成されている複数の電極２ｄ（ボンディングパッド）と、基板３におけるイメージセンサチップ２の外側に形成されている複数の電極３ｂとのうち、対応するもの同士が前記ボンディングワイヤー５によって接続されている。なお、図２中符号３ｃは基板３内を貫通する図示しない配線の端末に形成されたバンプであり、前記のように基板３と電気的に接続されたイメージセンサチップ２から得られる電気信号はこのバンプ３ｃから出力されるようになっている。

カバーガラス４は接着用樹脂６によってイメージセンサチップ２に固定されている。

また、基板３の上面３ａにおけるイメージセンサチップ２とカバーガラス４の配置箇所以外の箇所は、封止樹脂７によって覆われている。図示の例では、後述のフィルム４ｂの厚さ分の段差がカバーガラス４の上面と封止樹脂７の上面との間に形成されている。

また、前記カバーガラス４の内面４ａと、イメージセンサチップ２におけるセンサ領域２ｃとの間には、ギャップ８が形成されている。

この実施の形態にあっては、前記ギャップ８を、前記イメージセンサチップ２の電極２ｄに電気的に接続されるワイヤーボンディングのボンディングワイヤー５の一部５ａによって構成させている。

すなわち、カバーガラス４は、カバーガラス４の内面４ａと、イメージセンサチップ２の電極２ｄとの間で、ボンディングワイヤー５の一部５ａを挟み付けるようにして、イメージセンサチップ２に接着用樹脂６によって固定されている。

これにより、この実施の形態によれば、イメージセンサモジュール１におけるイメージセンサチップ２とカバーガラス４との間のギャップ８を形成させるための格別の構造を用意することなく、かかるギャップ８を適切に備えたイメージセンサモジュール１を構成することが可能となる。

ボンデイングワイヤー５の線径は、イメージセンサチップ２の電極２ｄの大きさ、基板３の電極の大きさ、必要とされるギャップ８のギャップ量などを考慮して決定される。
例えば、イメージセンサチップ２の電極２ｄが一辺を４０μｍとする四角形で、ギャップ８のギャップ量が５０μｍ必要とされるときは、線径を１５〜２０μｍとするボンディングワイヤー５によって後述のボールボンド部分５ｃを形成してギャップ量５０μｍのギャップ８を形成するようにする。
また、例えば、イメージセンサチップ２の電極２ｄが一辺を８０μｍとする四角形で、ギャップ８のギャップ量が３０μｍ必要とされるときは、線径を３０μｍとするボンディングワイヤー５の後述のセカンドボンド部分５ｂによりギャップ量３０μｍのギャップ８を形成するようにする。

図１及び図２に示される第一例、及び、図３に示される第二例では、前記ボンディングワイヤー５の一部５ａを、前記ワイヤーボンディングにおけるセカンドボンド部分５ｂ（ウエッジボンドとも称する。）としている。このようにした場合、前記ギャップ８が前記セカンドボンド部分５ｂを構成するボンディングワイヤー５の線径と実質的に等しくなるようにしたイメージセンサモジュール１を容易且つ適切に提供することが可能となる。

図４に示される第三例、及び、図５に示される第四例では、前記ボンディングワイヤー５の一部５ａを、前記ワイヤーボンディングにおけるボールボンド部分５ｃ（ファーストボンドとも称する。）としている。このようにした場合、前記ギャップ８が前記ボールボンド部分５ｃのボール状をなす突起の高さと実質的に等しくなるようにしたイメージセンサモジュール１を容易且つ適切に提供することが可能となる。

前記第一例、及び、第三例では、接着用樹脂６は、イメージセンサチップ２のセンサ領域２ｃを含んだイメージセンサチップ２の上面２ｂの全体に存在しており、ボンディングワイヤー５における前記電極２ｄに接続された一部５ａを覆った状態でカバーガラス４の内面４ａとイメージセンサチップ２とをイメージセンサチップ２の上面２ｂの全体に亘って一体化させている。このようにした場合、イメージセンサチップ２のセンサ領域の前方に中実のギャップ８を形成させることができる。このように、イメージセンサチップ２のセンサ領域２ｃを含んだイメージセンサチップ２の上面２ｂの全体を接着用樹脂６で覆うようにする場合、接着用樹脂６は、光の屈折率を１．５以下とし、かつ、可視光透過率を９５％以上とするものを使用することが好ましい。また、カバーガラス４とイメージセンサチップ２との間でイメージセンサチップ２に対するボンディングワイヤー５の電気的に接続された箇所としての前記一部５ａを機械的に挟み付けた状態で、前記接着用樹脂６によってカバーガラス４とボンディングワイヤー５の一部５ａとイメージセンサチップ２とを強固に一体化させることができる。これによって、イメージセンサモジュール１を振動や衝撃が作用されることが多い車載カメラやスマートフォンなどに利用するのに極めて適したものとすることができる。

また、前記第二例、及び、第四例では、接着用樹脂６は、イメージセンサチップ２のセンサ領域２ｃの外側にのみ存在するようにしてあり、ボンディングワイヤー５における前記電極に接続された一部５ａを覆った状態でカバーガラス４の内面４ａとイメージセンサチップ２とを一体化させている。このようにした場合、イメージセンサチップ２のセンサ領域２ｃの前方に、中空のギャップ８を形成させることができる。

以上に説明したイメージセンサチップ２は、以下の第一〜第五のステップを含む製造方法によって、容易且つ適切に製造することが可能となる。

（第一ステップ）
先ず、複数のイメージセンサチップ２を、隣り合う前記イメージセンサチップ２との間に間隔を開けて、基板３上にダイボンディングする（図６（ａ））。
図示の例では、基板３の一部のみを側方から見て表している。典型的には、一枚の基板３上に、この基板３のＸ軸方向ｘ（図６（ａ）参照）に隣り合うイメージセンサチップ２との間に間隔を開けて複数のイメージセンサチップ２からなるＸ軸方向列２ｅが形成されるようにダイボンディングがなされると共に、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向（図示は省略する）に隣り合う前記Ｘ軸方向列２ｅとの間に間隔を開けて複数のＸ軸方向列２ｅを形成させるようにダイボンディングがなされる。

（第二ステップ）
次いで、前記第一ステップによって前記基板３上に配された前記イメージセンサチップ２の電極２ｄと前記基板３の電極３ｂとをワイヤーボンディングのボンディングワイヤー５によって電気的に接続させる（図６（ｂ））。

（第三ステップ）
次いで、前記第二ステップによって形成された前記ボンディングワイヤー５における前記イメージセンサチップ２の電極２ｄ上にある一部５ａが少なくとも接着用樹脂６で覆われるように前記イメージセンサチップ２上に前記接着用樹脂６を付着させる（図６（ｃ））。
図示の例では、接着用樹脂６は、各イメージセンサチップ２の上面２ｂの全体と厚さ方向の端面の上部側とを覆うように、各イメージセンサチップ２毎に滴下されている。すなわち、図６は前記第一例を製造する工程を示している。

（第四ステップ）
次いで、前記第三ステップにおいて塗布された接着用樹脂６を介して前記イメージセンサチップ２上にカバーガラス４を載置させる（図６（ｄ））。
図示の例では、カバーガラス４は、その上面を剥離可能なフィルム４ｂで被覆したものを使用している。

（第五ステップ）
次いで、前記の第四ステップにおいて載置された前記カバーガラス４の内面４ａと前記イメージセンサチップ２の上面２ｂとの間に前記ボンディングワイヤー５の一部５ａの厚さ分のギャップ８が形成される状態となるまで前記カバーガラス４を押圧する。
押圧開始前は、カバーガラス４とイメージセンサチップ２との間のギャップ８は定まらない。カバーガラス４は接着用樹脂６によってイメージセンサチップ２上にいわば浮かんでいる（図７、図８）。押圧はカバーガラス４とイメージセンサチップ２との間にボンディングワイヤー５の一部５ａが挟み付けられる状態が作り出された時点で終了する（図９）。これにより、カバーガラス４とイメージセンサチップ２との間のギャップ８がボンディングワイヤー５の一部５ａの寸法によって制御される。

図示の例では、第五ステップ後、前記基板３の上面３ａにおける前記フィルムで覆われたカバーガラス４の上面以外の箇所を覆う封止樹脂７をモールディングしている（図６（ｅ））。この後、前記基板３はダイシングされて一枚の前記基板３を基にして複数のイメージセンサモジュール１が生成される（図６（ｆ））。また、このダイシング後、あるいは、このダイシングの前に、前記フィルム４ｂの剥ぎ取りがなされる（図６（ｇ））。

なお、当然のことながら、本発明は以上に説明した実施態様に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得るすべての実施態様を含むものである。

１ イメージセンサモジュール
２ イメージセンサチップ
２ａ 下面
２ｂ 上面
２ｃ センサ領域
２ｄ 電極
２ｅ Ｘ方向列
３ 基板
３ａ 上面
３ｂ 電極
３ｃ バンプ
４ カバーガラス
４ａ 内面
４ｂ フィルム
５ ボンディングワイヤー
５ａ 一部
５ｂ セカンドボンド部分
５ｃ ボールボンド部分
６ 接着用樹脂
７ 封止樹脂
８ ギャップ

前記課題を達成するために、この発明にあっては、第一の観点から、イメージセンサモジュールを、イメージセンサチップにおけるセンサ領域の前方に、ギャップを作って配されるカバーガラスを備えてなるイメージセンサーモジュールであって、
ボンディングワイヤーの線径分の前記ギャップを、前記イメージセンサチップの電極に電気的に接続されるワイヤーボンディングのセカンドボンド部分によって構成させるようにしてなると共に、
少なくとも前記セカンドボンド部分を、前記イメージングチップと前記カバーガラスとの間に充填される前記カバーガラスの接着用樹脂によって覆うようにしてなる、ものとした。

また、前記課題を達成するために、この発明にあっては、第二の観点から、イメージセンサモジュールを、イメージセンサチップにおけるセンサ領域の前方に、ギャップを作って配されるカバーガラスを備えてなるイメージセンサーモジュールであって、
ボンディングワイヤーの線径分の前記ギャップを、前記イメージセンサチップの電極に電気的に接続されるワイヤーボンディングのセカンドボンド部分によって構成させるようにしてなると共に、
前記ギャップの全体に、前記カバーガラスの接着用樹脂を充填してなる、ものとした。

また、前記課題を達成するために、この発明にあっては、第三の観点から、イメージセンサモジュールの製造方法を、複数のイメージセンサチップを、隣り合う前記イメージセンサチップとの間に間隔を開けて、基板上にダイボンディングする第一ステップと、
前記第一ステップによって前記基板上に配された前記イメージセンサチップの電極と前記基板とを、前記電極上にワイヤーボンディングのセカンドボンド部分を位置させるボンデイングワイヤーによって電気的に接続させる第二ステップと、
前記第二ステップによって形成された前記セカンドボンド部分が少なくとも接着用樹脂で覆われるように前記イメージセンサチップ上に前記接着用樹脂を付着させる第三ステップと、
前記第三ステップにおいて付着された接着用樹脂を介して前記イメージセンサチップ上にカバーガラスを載置させる第四ステップと、
前記の第四ステップにおいて載置された前記カバーガラスの内面と前記イメージセンサチップの上面との間にボンディングワイヤーの線径分のギャップが形成される状態となるまで前記カバーガラスを押圧する第五ステップとを含む、ものとした。

図１は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第一例）の正面構成図である。 図２は、前記第一例の断面構成図である。 図３は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第二例）の断面構成図である。 図４は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第三例／参考例）の断面構成図である。 図５は、この発明の一実施の形態にかかるイメージセンサモジュール（第四例／参考例）の断面構成図である。 図６は、前記第一例を製造する製造方法を構成する各工程の内容を理解しやすいように示した構成図である。 図７は、前記製造方法において、基板上に配されたイメージセンサチップ上にカバーガラスを載せた直後の状態を示した断面構成図である。 図８は、図７におけるＡ部の拡大図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ線位置での断面図である。 図９は、前記製造方法において、基板上に配されたイメージセンサチップ上にカバーガラスを載せた状態から、カバーガラスとイメージセンサチップとによってボンディングワイヤーの一部を挟み付けるようになるまでカバーガラスを押圧した状態を示した拡大断面構成図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ−Ｃ線位置での断面図である。

図４に示される第三例（参考例）、及び、図５に示される第四例（参考例）では、前記ボンディングワイヤー５の一部５ａを、前記ワイヤーボンディングにおけるボールボンド部分５ｃ（ファーストボンドとも称する。）としている。このようにした場合、前記ギャップ８が前記ボールボンド部分５ｃのボール状をなす突起の高さと実質的に等しくなるようにしたイメージセンサモジュール１を容易且つ適切に提供することが可能となる。

Claims (6)

1. イメージセンサチップにおけるセンサ領域の前方に、ギャップを作って配されるカバーガラスを備えてなるイメージセンサーモジュールであって、
   前記ギャップを、前記イメージセンサチップの電極に電気的に接続されるワイヤーボンディングのボンディングワイヤーの一部によって構成させるようにしてなる、イメージセンサモジュール。
2. 前記ボンディングワイヤーの一部を、前記ワイヤーボンディングにおけるボールボンド部分としてなる、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
3. 前記ボンディングワイヤーの一部を、前記ワイヤーボンディングにおけるセカンドボンド部分としてなる、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
4. 少なくとも前記ボンディングワイヤーの一部を、前記イメージングチップと前記カバーガラスとの間に充填される前記カバーガラスの接着用樹脂によって覆うようにしてなる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のイメージセンサモジュール。
5. 前記ギャップの全体に、前記カバーガラスの接着用樹脂を充填してなる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のイメージセンサモジュール。
6. 複数のイメージセンサチップを、隣り合う前記イメージセンサチップとの間に間隔を開けて、基板上にダイボンディングする第一ステップと、
   前記第一ステップによって前記基板上に配された前記イメージセンサチップの電極と前記基板とをワイヤーボンディングのボンディングワイヤーによって電気的に接続させる第二ステップと、
   前記第二ステップによって形成された前記ボンディングワイヤーにおける前記イメージセンサチップの電極上にある一部が少なくとも接着用樹脂で覆われるように前記イメージセンサチップ上に前記接着用樹脂を付着させる第三ステップと、
   前記第三ステップにおいて付着された接着用樹脂を介して前記イメージセンサチップ上にカバーガラスを載置させる第四ステップと、
   前記の第四ステップにおいて載置された前記カバーガラスの内面と前記イメージセンサチップの上面との間に前記ボンディングワイヤーの一部の厚さ分のギャップが形成される状態となるまで前記カバーガラスを押圧する第五ステップとを含む、イメージセンサモジュールの製造方法。

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