KR0137398B1 - 완전밀착형 이미지센서 및 유닛 그리고 그 제조방법 - Google Patents
완전밀착형 이미지센서 및 유닛 그리고 그 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 직접 광학화상에 투명필름기판을 개재해서 접촉하고 광학화상을 전기신호로 변환하는 완전밀착형 이미지센서에 관한 것으로서 투명필름기판을 사지용함으로써 더욱 얇게 할 수있고 더욱 저코스트화할 수 있고, 광의 전송효율도 향상된 완전밀착형이미지센서를 제공하는 것을 목적으로 한 것이며 그 구성에 있어서, 투명필름기판(1)의 표면상에 투명광열병용경화형절연수지(5)를 개재해서 반도체이미지센서칩(3)을 페이스 다운으로 플립칩실장하고, 반도체이미지센서칩상에 형성된 인출전극이 회로도체층(2)에 맞닿으므로써, 원고(11)와 반도체이미지센서칩(3)과의 사이의 캡을 작게할 수 있고, 투명필름기판(1)의 표리양면에 있어서 수광소자(7)에 대향하는 부분과 광을 투과하는 제 1 슬릿(이면) (15), 제 2 슬릿(표면) (16)이 되는 부분을 제외하고 회로도체층(2)과 동일층으로 이루어진 각각 이면차광층(8), 표면차광층(10)을 형성함으로써, 판독시의 불필요한 광(표류광)을 없애는 것이 가능하게 되고, 투명필름기판내에서 광의 누화가 발생하기 어려운 구조의 완전밀착형 이미지센서유닛을 실현하는 것이다.
Description
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예의 정면단면도.
제 2 도는 본 발명의 제 2 실시예의 정면단면도.
제 3 도는 본 발명의 제 3 실시예의 정면단면도.
제 4 도는 (a), (b)는 종래에의 평면도와 정면단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 21, 41 : 투명필름기판 2, 22, 42 : 회로도체층
3, 23, 43 : 반도체이미지센서칩 4, 24, 44 : 전극
5, 25, 45 : 투명광열병용경화형절연수지
6, 26, 46 : 투명보호층 7, 27, 47 : 수광소자
8, 28, 48 : 도전차광층 9, 29, 49 : 도전투명막
10, 30, 50 : 차광층 11, 31, 51 : 원고
12, 32, 52 : 광원(LED 어레이) 13, 35, 53 : 도전성반송롤로
14, 34, 54 : Au범프 15, 35, 55 : 제 1 슬릿
16, 36, 56 : 제 2 슬릿 17, 37, 57 : 입사각
38, 58 : 보강판 39, 59 : 접착제
본 발명은 직접 광학화상에 투명필름기판을 개재해서 접촉하고 광학화상을 전기신호로 변환하는 이미지센서에 관한 것이고, 팩시밀리, 이미지리더등에 바람직하며, 원고와 밀접하고 원고의 폭방향에 대응된 화상을 판독하는 완전밀착형 이미지센서에 관한 것이다.
종래의 이미지센서는 제4도(a), (b)에 표시한 바와 같이, 회로도체층(62)을 형성한 불투명기판(61)상에 반도체이미지센서칩(63)을 도전성접착제(65)에 의해 고정하고 있었다. 그리고 반도체이미지센서칩(63)의 전극(64)과 회로도체층(62)을 와이어본딩법에 의해 금이나 알루미늄등의 금속세선(68)에 의해서 접속하고 있었다. 또 그 위로부터 투명한 모울드수지(66)에 의해서 밀봉하는 구조를 취하고 있었다.
또한 반도체이미지센서칩(63)의 전극(64)측면에는 복수의 수광소자(67)가 배치되어 있다.
그러나 이와 같이 이미지센서에서는 금속세선(68)을 사용해서 전극(64)과 회로도체층(62)을 접속하므로, 그 접속작업이 번잡하고, 또한 전극(64)간의 소피치화에의 대응이 어려웠었다.
또 종래의 차원이미지정보를 전기신호로 변환하는 이미지센서로는, 1차원의 CCD소자를 사용한 축소형과, 동일배율의 긴 센서를 사용한 1차원이미지센서가 상품화 되어 있다. 이 중에 후자의 긴 센서를 사용한 1차원이미지센서는 광의 이용률이 높고, 고속의 판독이 가능하며, 광학계를 작게 설계할 수 있는 등 뛰어난 특징을 가진다. 이와 같은 이미지센서로는 동일배율의 광학렌즈인 접속성로트렌지어레이를 사용한 밀착형 이미지센서와 광학렌즈를 사용하지 않는 완전밀착형 이미지센서가 있다. 후자의 완전밀착형 이미지센서는, 접속성로트렌즈 어레이가 불필요하기 때문에 염가이며, 장치의 소형화가 더욱 용이하다.
완전밀착형 이미지센서는, 동일배율의 광학렌즈인 접속성로트렌즈 어레이를 사용할 필요가 없고, 염가이며 장치의 소형화가 더욱 용이다. 그래서 본 발명은 투명필름기판을 사용함으로서 더욱 얇게 할 수있고 더욱 저코스트화할 수 있으며, 광의 전송효율도 향상된다. 투명필름기판에 표면상에 투명광열병용경화형절연수지를 개재해서 반도체이미지센서칩을 페이스 다운(face down)으로 플립칩실장하고, 반도체이미지센서칩상에 형성된 인출전극이 회로도 체층에 맞닿으므로써, 반도체이미지센서칩과의 사이의 갭을 작게할 수 있고, 투명필름기판의 표리양면에 있어서 수광소자에 대향하는 부분과 광을 투과하는 제 1 슬릿(이며), 제 2 슬릿(표면)이 되는 부분을 제외하고 회로도체층과 동일층으로 이루어진 각각 이면차광층, 표면차광층을 형성함으로써, 판독시의 불필요한 광(표류광)을 없애는 것이 가능하게 되고, 투명필름기판내에서 광의 누화가 발생하기 어려운 구조의 완전밀착형 이미지센서유닛을 실현하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거해서 설명한다.
반도체프로세스를 사용해서 단결정실리콘기판(웨이퍼)위에 포토트랜지스터 또는 포토다이오드등의 수광소자어레이(7)와, CCD나 MOS, 쌍극성 IC등의 액세스회로(도시생략)를 형성한 것을 만든다. 각 돌기전극에 대해서는 Au선을 와이어본딩에 의해선 범프를 형성하고 10수(數) μ m∼60μm정도 웨이퍼표면으로부터 돌출한 구조로 되어 있다. 또는 Au선을 와이어본더에 의해선 범프를 형성하는 대신에 땜납을 와이어본더에 의해선 범프를 형성해도 된다. 그후 이 웨이퍼의 동작확인을 행하고, 고정밀도 다이싱기술에 의해 절단하여, 반도체이미지센서칩(3)을 만든다(이하의 반도체이미지센서칩(3)작성 공정은 마찬가지로 해서 행한다).
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예의 투명필름기판을 사용한 완전밀착형 이미지센서의 정면단면도이다.
(1)은 투명필름기판, (2)는 투명필름기판(1)의 표면상에 형성된 회로도체층, (3)은 반도체소자로서 사용한 이미지센서칩, (4)는 반도체이미지센서칩(3)에 형성되어 있는 전극, (14)는 반도체이미지센서칩(3)의 전극(4)에 형성하는 Au범프, (5)는 반도체이미지센서칩(3)을 투명필름기판(1)상에 실장하기 위한 투명광경화형절연수지, (6)은 반도체이미지센서칩(3)의 위를 덮어서 보호하기 위한 투명보호층, (7)은 반도체이미지센서칩(3)에 형성되어 있는 수광소자, (8)은 투명필름기판(1)의 이면(원고밀착면)에 있어서 수광소자(7)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.05∼0.5mm의 거리(제 1 슬릿(15))를 두고, 수광소자(7) 및 제 1 슬릿(15)이외의 장소에는 도전차광층을 형성하고, (9)는 투명필름기판(1)의 이면전체에 형성한 도전성을 약간 가진 도전투명막이다. (10)은 투명필름기판(1)의 표면(반도체소자 실장면)에 있어서 수광소자(7)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.1∼0.6mm의 거리(제 2 슬릿(16))를 두고, 수광소자(7) 및 제 2 슬릿(16)이외의 장소에는 차광층을 형성하고, 회로도체층(2)과 동일층이다. (11)은 판독해야할 원고이며, (12)는 원고(11)를 원고반송방향의 위쪽으로부터 조명하는 광원(LED어레이)이고, (13)은 원고를 판독부의 판독위치에 반송하는 도전성반송롤러이다.
다음에 이상과 같이 구성한 완전밀착형 이미지센서유닛의 상세부(詳細部)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
두께 10μm∼200μm의 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)등의 투명필름기판(1)의 표면상에 금이나 구리 등의 금속을 증착법이나 스퍼터링법, 또는 박동을 사용해서 두께 0.5μm∼20μm로 형성하고, 후에 사진설판법에 의해서 회로도체층(2) 및 그것과 동일층의 차광층(10)을 형성한다. 그때, 투명필름기판(1)의 표쪽에 0.1m∼0.6m의 제 2 슬릿(16)을 형성한다. 그후 회로도체층(2)의 표면상을 땜납도금한다.
이 투명필름기판(1)의 소정위치에 아크릴레이트계의 투명광학경화형절연수지(5)를 스탬핑법이나 스크린인쇄법등에 의해서 소정량 도포하고, 그 위에 반도체이미지센서칩(3)을 전극(4)이 소정의 회로도체층(2)이 맞닿도록 페이스 다운으로 배치한다. 그후, 이 반도체이미지센서칩(3)의 위쪽으로부터 소정의 압력을 가하면서, 투명광경화형절연수지(5)에 투명필름기판(1)을 통해서 자외선조사를 하고 강화시켜 실장을 완료시킨다. 또 그 위로부터 반도체이미지센서칩(3)을 보호하기 위하여, 투명실리콘이나 투명아크릴레이트계등의 수지를 다스펜서등에 의해서 도포하고, 경화후의 높이 5mm이하, 굴절률 1.8이하, 경화후 연필강도 2H∼8H의 투명보호층(6)을 형성한다.
도전성반송롤러(13)는 사이트저항 105Ω/□이하의 카본블랙이나 아세틸렌블랙이나 산화아연 또는 산화주석등의 도전성부여물질을 폴리우레탄이나 실리콘고무등의 탄성중합체기재에 배합한 도전송고무를 사용하고, 반송롤러와 금속부분을 어드(earth)접속함으로써, 원고가 스침으로써 발생하는 정전기를 소멸시킬 수 있고, 노이즈를 점감할 수 있게 되었다.
반도체이미지센서칩(3)을 투명필름기판(1)에 실장하기 위한 투명수지로서는, 아크릴레이트계, 우레탄 아크릴레이트계 혹은 에폭시아크릴레이트계의 투명광경화형절연수지 또는 투명광열병용경화형절연수지가 접착성, 광감도의 점에서 바람직하다.
투명필름기판(1)의 이면(원고밀착면)에 있어서, 수광소자(7)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.05∼0.5mm의 거리(제 1 슬릿(15))를 두고, 수광소자(7) 및 제 1 슬릿(15)이외의 장소에 도전차광층(8)을 형성한다. 도전차광층(8)으로서는 사이트저항 106Ω/□이하의 카본블랙이나 산화인듐 또는 산화주석등의 도전성입자를 혼입한 페놀계 또는 우레탄아크릴레이트계수지등에 의해서 두께 5μm∼30μm정도의 흑색의 도전성재료를 사용한다. 또 그 위에 사이트저항 109Ω/□이하의 내정전기성 및 내마모성을 가지도록 팔라듐, 산화인듐 및 산화주석등의 도전입자를 혼입한 우레탄아크릴레이트개동의 연필경도 3H∼9H이고, 두께 10μm∼30μm정도의 도전투명막(9)을 형성한다. 이때 도전차광층(8)과 도전투명막(9)이 있으므로써, 광원(12)으로 부터의 투명필름기판(1)의 이면(원고밀착면)쪽에서의 반사에 의한 불필요한 광(표류광)을 소거할 수 있다. 투명필름기판(1)이 얇은 것과 도전차광층(8)에 의해 형성한 제 1 슬릿(15)을 형성하는 것에 의해 광의 누화를 방지할 수 있다.
또 투명필름기판(1)의 표면(반도체소자실장면)에 있어서, 수광소자(7)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.1∼0.6mm이하의 거리(제 2 슬릿(16))를 두고, 수광소자(7) 및 제 2 슬릿(16)이외의 장소에는 도전차광층(10)을 형성하며, 회로도체층(2)과 동일층으로 형성한다. 차광층(10) 및 제 2 슬릿(16)에 의해 광의 누화를 방지할 수 있다.
상기 완전밀착형 이미지센서유닛은 투명필름기판(1)의 이면에 있는 도전투명막(9)을 원고밀착면으로하고, 위쪽으로부터 광원(LED어레이) (12)에 의해 투명보호층(6), 투명광경화형절연수지(5), 투명필름기판(1) 및 도전투명막(9)을 투과해서 원고를 조사하고, 원고(11)로부터의 광정보를 도전투명막(9) 투명필름기판(1) 및 투명광경화형절연수지(5)를 투과해서 수광소자(7)로 직접 인도하여, 원고의 정보를 판독하는 것이다.
광원(12)으로부터의 원고반송방향으로부터 입사각(17)은 반도체이미지센서칩(3)의 바로위(입사각 0°)로부터 입사각 30°까지로 하고, 조명된 원고로부터의 반사광을 투명필름기판(1)의 표면에 설치된 반도체이미지센서칩(3)에 인도함으로써, 원고(11)로부터의 광정보를 렌즈계없이 광의 누화없이 고분해농으로 판독할 수 있는 (MTF치 50%(41p/mm))동시에, 완전밀착형 이미지센서유닛은 자체의 사이즈를 비약적으로 작게할 수 있었다. 또 투명필름기판(1)의 이면에 도전투명막(9)을 맞닿게하고 이것을 접지함으로써 내정전기성과 내마모성을 향상시킬 수 있었다.
이상과 같은 구성에 의해, 호상판독의 S/N비, 분해농, 광의 전송효율을 고수준으로 유지할 수 있고, 노이즈를 저감할 수 있으며, 원고로부터의 광정보를 렌즈게없이 광의 누화없이 고분해능으로 판독할 수 있다. 또 종래의 렌즈계를 사용하는 것보다 광의 전송효율이 4∼5배정도가 되고, 광원(LED어레이)의 코스트저감에도 기여했다. 판독시의 광의누화 및 불필요한 광(표류광)을 없애는 것이 가능하게 되고, 내정전기성을 향상시키며, 고품질, 고분해농으로 화상을 판독하는 완전밀착형 이미지센서유닛을 실현할 수 있다.
제 2 도는 본 발명의 제 2 실시예의 투명필름기판을 사용한 완전밀착형 이미지센서의 정면단면도이다.
(21)은 투명필름기판, (22)는 투명필름기판(21)의 표면상 및 이면상에 형성된 회로도체층이며, 관통구멍을 게재해서 양면배선의 회로도체층을 구성하고 있다. (23)은 반도체소자로 이루어진 이미지센서칩, (24)는 반도체이미지센서칩(23)에 형성되어 있는 전극, (34)는 반도체이미지센서칩(23)의 전극(24)에 형성된 Au범프, (25)는 반도체이미지센서칩(23)은 투명필름기판(21)에 실장하기 위한 투명광열병용경화형절연수지, (26)은 반도체이미지센서칩(23)을 덮어서 보호하는 투명보호층, (27)은 반도체이미지센서칩(23)에 형성되어 있는 소광소자이다. (28)은 투명필름기판(21)의 이면에 있어서 수광소자(27)에 대향하는 부분으로부터 광원배치방향으로 제 1 슬릿(35)이 되는 0.05mm∼0.5mm 폭 및 수광소자(27)의 폭을 두고 형성된 이면차광층이며, 회로도체층(22)과 동일층이다. (29)는 투명필름기판(21)의 이면 전체에 형성한 도전성을 약간 가진 도전투명막이다. (30)은 투명필름기판(21)의 표면에 있어서 수광소자(27)에 대향하는 부분으로부터 광원배치방향으로 제 2 슬릿(36)이 되는 0.1mm∼0.6mm 폭 및 수광소자(27)의 폭을 두고 형성된 표면차광층이며, 회로도체층(22)과 동일층이다. (31)는 판독해야할 원고이고, (32)는 원고(31)를 원고반송방향의 위쪽으로부터 조명하는 광원(LED어레이)이고, (33)은 원고를 판독부의 판독위치에 반송하는 도전성반송롤러이다. (37)은 광원(32)으로부터의 원고반송방향으로부터의 입사각이다. (38)은 투명필름기판(21)의 표면상의 반도체소자실장부 및 광로부 이외의 장소에 도포하는 접착제이다.
다음에 이상과 같이 구성한 완전밀착형 이미지센서 유닛의 상세부에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
두께 10μm∼200μm의 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르에틸케톤(DEEK), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 투명필름기판(21)의 표리양면상에 금이나 구리등의 금속을 증착법 또는 스퍼터링법, 또는 박동을 사용해서 두께 0.5μm∼20μm로 형성하고, 나중에 사진석판법에 의해서 표리양면의 회로도체층(22) 및 그것과 동일층의 이민차광층(28) 및 표면차과층(30)을 형성한다. 그때, 투명필름기판(21)의 표면쪽에 0.1∼0.6mm의 제 2 슬릿(36)을 형성하는 동시에 이면쪽에 0.05mm∼0.5mm의 제 2 슬릿(36)을 형성하는 동시에 이면쪽에 0.05mm∼0.5mm의제 1 슬릿(35)을 형성한다. 그후 회로도체층(22)의 표면상을 땜납도금한다.
투명필름기판(21)의 표면(반도체소자실장면)에 있어서, 수광소자(27)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.1∼0.6mm이하의 거리(제 2 슬릿(36))를 두고, 수광소자(27) 및 제 2 슬릿(36)이외의 장에는 표면차광층(30)을 형성한다. 투명필름기판(21)의 이면(원고밀착면)에 있어서 수광소자(27)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.05∼0.5mm의 거리(제 1 슬릿(35))를 두고, 수광소자(27) 및 제 1 슬릿(35)이외의 장소에 이면차광층(8)을 형성한다. 표면차광층(30) 및 이면차광(28)에 의해 광의 누화를 방지할 수 있다. 투명필름기판(21)의 이면(원고밀착면)의 전체에, 사이트저항 109Ω/□이하의 내정전기성 및 내마모성을 가지도록 팔라듐, 산화인듐 및 산화주석등의 도전입자를 혼입한 우레탄아크릴레이트계동의 연필경도 3H∼9H이고, 두께 10μm∼30μm정도의 도전투명막(29)을 형성한다.
이 투명필름기판(21)의 소정위치에 아크릴레이트계의 투명광열병용경화형절연수지(25)를 스탬핑법이나 스크린인쇄법등에 의해서 소정량 도포하고, 그 위에 반도체이미지센서칩(23)을 Au범프(34)가 소정의 회로도체층(22)위에 형성된 땜납도금에 맞닿도록 페이스 다운으로 배치한다. 그후, 이 반도체이미지센서칩(23)의 위쪽으로부터 소정의 입력을 가하면서, 투명광열병용경화형절연수지(25)에 투명필름기판(21)을 통해서 자외선조사를 하고 강화시킨다. 또 이것을 땜납도금의 융점(170∼190℃)의 전기로속에 넣고 일정시간(5∼20분간)열처리를 해서, 땜납도금을 녹이거나 또는 투명광열병용경화형절연수지(25)의 경화온도보다 높은 온도(100℃ 이상)의 전기로속에 넣고 일정시간(5∼20분간)열처리를 해서, 회로도체층(22)에 의해서 그림자가 되고 강화가 완료되지 않은 투명광열병용경화형절연수지(25)를 완전히 경화시켜 실장을 완료한다. 반도체이미지센서칩(23)을 투명필름기판(21)에 실장하기 위한 투명광열병용경화형절연수지(25)로서는, 아클릴레이트계, 우레탄아크릴레이트계, 혹은 에폭시아크릴레이트계의 수지가 접착성, 광감도의 점에서 바람직하다.
그후, 투명필름기판(21)의 표면(반도체소자실장면)상의 반도체이미지센서칩(23)의 실장부, 광로부 및 땜납접합부 이외의 장소에 접착제(39)를 도포하고, 가압을 해서 투명필름기판(21)의 표면(반도체소자실장면)과 보강판(38)을 평면성좋게 접착하고, 또 반도체이미지센서칩(23)을 보호하기 위하여 그 위로부터 보강판(38)의 창내에 투명실리콘이나 투명아크릴레이트계등의 투명수지를 디스펜서등에 의해서 균일하게 도포하고, 경화후의 높이 2mm이하, 굴절률 1.8이하, 경화후 연필강도 2H∼8H의 투명보호층(26)을 형성한다. 이때, 접착제(39)에 의해서 보강판(38)과 충분히 접착함으로써, 투명수지(투명보호층(26))가 주위에 비어져나오지 않도록 한다. 이와 같이 작성된 완전밀착형 이미지센서유닛에서는, 반도체이미지센서칩(23)을 수지에 의해서 고정하는 동시에, 전국을 땜납에 의해 전기적으로 확실히 접속할 수 있으므로, 신뢰성이 높고, 또한, 간단하며, 단시간, 저코스트로 제조할 수 있다.
도전성반송롤러(33)는 사이트저항 105Ω/□이하의 카본블랙이나 아세틸렌블랙이나 산화아연 또는 산화주석등의 도전성부여물질을 폴리우레탄이나 실리콘고무등의 탄성중합체기재에 배합한 도전성고무를 사용하고, 반송롤러와 금속부분을 어드접속함으로써, 원고(31)가 스침으로써 발생하는 정전기를 소멸시킬 수 있고, 노이즈를 저감할 수 있게 되었다.
이상의 완전밀착형 이미지센서유닛에 있어서는 투명필름기판(21)의 이면에 있는 도전투명막(29)을 원고밀착면으로하고, 위쪽으로부터 광원(LED어레이) (32)에 의해 투명보호층(26), 투명광열병용경화형절연수지(25), 투명필름기판(21) 및 도전투명막(29)을 투과해서 원고(31)를 광조사함으로써, 원고(31)로부터 광정보를 도전투명막(29), 투명필름기판(21) 및 투명광열병용경화형절연수지(25)를 투과해서 수광소자(27)로 직접 인도하여 원고(31)의 정보를 판독하는 것이다.
또, 광원(32)으로부터의 원고반송방향으로부터 입사각(37)은 반도체이미지센서칩(23)의 바로위(입사각 0°)로부터 입사각 30°까지로 하고, 조명된 원고(31)로부터의 반사광을 투명필름기판(21)의 표면에 설치된 반도체이미지센서칩(23)에 인도함으로써, 원고(31)로부터의 광정보를 렌즈계없이 또한 광의 누화없이 고분해능으로 판독할 수 있는 (MTF치 50%(41p/mm))동시에, 완전밀착형 이미지센서유닛 자체의 사이즈를 비약적으로 작게할 수 있었다. 또 투명필름기판(21)의 이면에 도전투명막(29)을 맞닿게하고 이것을 접지함으로써 내정전기성과 내마모성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 화상판독의 S/N비, 분해농, 광의 전송효율을 고수준으로 유지할 수 있고, 노이즈를 저감할 수 있으며, 원고로부터의 광정보를 렌즈계없이 광의 누화없이 고분해능으로 판독할 수 있다. 또 종래의 렌즈계를 사용하는 것보다 광의 전송효율이 4∼5배정도가 되고, 광원(LED어레이)의 코스트저감에도 기여했다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 투명필름기판(21)의 표면(반도체소자실장면)에 있어서, 수광소자(27)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.1∼0.6mm이하의 거리(제2슬릿(36))를 두고, 수광소자(27) 및 제2슬릿(36)이외의 장소에 표면차광층(30)을 회로도체층과 동일층으로 형성한다. 표면차광층(30) 및 제2슬릿(36)에 의해, 제2슬릿(36)의 치수정밀도가 매우 좋아지고, 판독시의 광의 누화 및 불필요한 광(표류광)을 없애는 것이 가능하게 되며, 내정전기성을 향상시키고, 고품질, 고분해농으로 화상을 판독하는 완전밀착형 이미지센서유닛을 실현할 수 있다.
제3도는 본 발명의 제3실시예의 투명필름기판을 사용한 완전밀착형 이미지센서유닛의 정면단면도이다.
(41)은 투명필름기판, (42)는 투명필름기판(41)의 표면상에 형성된 회로도체층, (43)은 반도체소자로서 사용한 이미지센서칩, (44)는 반도체이미지센서칩(43)에 형성되어 있는 전극, (54)는 반도체이미지센서칩(43)의 전극(44)에 형성하는 Au범프, (45)는 반도체이미지센서칩(43)을 투명필름기판(41)에 실장하기 위한 투명광열병용경화형절연수지, (46)은 반도체이미지센서칩(43)의 위를 덮어서 보호하기 위한 투명보호층, (47)은 반도체이미지센서칩(43)에 형성되어 있는 수광소자, (48)은 투명필름기판(41)의 이면(원고밀착면)에 있어서 수광소자(47)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.05∼0.5mm의 거리(제1슬릿(55))를 두고, 수광소자(47) 및 제1슬릿(55)이외의 장소에는 도전차광층을 형성하고, (49)는 투명필름기판(41)의 이면전체에 형성한 도전성을 약간 가진 도전투명막이다. (50)은 투명필름기판(41)의 표면(반도체소자 실장면)에 있어서 수광소자(47)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.1∼0.6mm의 거리 (제2슬릿(56))를 두고, 수광소자(47) 및 제2슬릿(56)이외의 장소에는 차광층을 형성한다. (51)은 판독해야할 원고이며, (52)는 원고(51)를 원고방송방향의 위쪽으로부터 조명하는 광원(LED 어레이)하고, (53)은 원고를 판독부의 판독위치에 반송하는 도전성반송롤러이다. (57)은 광원(52)으로부터의(원고반송방향으로부터)입사각이다. (58)은 투명필름기판(41)의 표면반도체소자실장면상에 반도체소자실장부 및 광고부에 창이 뚫린 보강판이다. (59)는 투명필름기판(41)의 표면반도체소자실장면상의 반도체소자실장부 및 광로부이외의 장소에 도포하는 접착제이다.
다음에 이상과 같이 구성한 완전밀착형 이미지센서유닛 및 제조방법의 상세부에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
두께 10μm∼200μm의 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테트술폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 투명필름기판(41)의 표면상에 금이나 구리등의 금속을 증착법이나 스퍼터링법, 또는 박동을 사용해서 두께 9.5μm∼20μm로 형성하고 후에 사진서판법에 의해서 회로도체층(42)을 형성하고 또 땜납도금한다.
반도체이미지센서칩(43)을 투명필름기판(41)에 실장하기 위한 투명광열병용경화형절연수지(45)로서는, 아크릴레이트계, 우레탄아크릴레이트계 혹은 에폭시아크릴레이트계의 수지가 접착성, 광감도의 점에서 바람직하다.
또, 투명필름기판(41)과 도전차광층(48)과 도전투명막(49)과 차광층(50)을 합한 총두께는 200μm이하로서 얇고, 반도체이미지센서칩(43)의 수광소자(47)의 위치로부터의 원고면까지의 거리를 150μm이하로 하기 때문에, 반도체이미지센서칩실장면에 보강으로써 두께 50μm이상이고 구동회로 기능도 겸비한 유리에폭시의 프린트기판 또는 차광할 수 있는 색의 유리 또는 플라스틱등의 보강판(58)을 사용한다. 이때 반도체이미지센서칩(43)을 실장하는 부분 및 광로부에 창이 뚫린 구조의 보강판(58)을 사용한다.
이 투명필름기판(41)의 소정위치에 아크릴레이트계의 투명광열병용경화형절연수지(45)를 스탬핑법 또는 스크린인쇄법등에 의해서 소정량 도포하고, 그 위에 반도체이미지센서칩(43)을 그 Au범프(54)가 소정의 회로도체층(42)위에 형성된 땜납도금에 맞닿도록 페이스 다운으로 배치한다. 그후 이 반도체이미지센서칩(43)의 위쪽으로 부터 소정의 입력을 가하면서 투명광열병용경화형절연수지(45)에 투명필름기판(41)을 통해서 자외선조사를 하고 경화시킨다. 또 이것을 땜납도금의 융점(170∼190℃)의 전기로 속에 넣고 일정시간(5∼20분간) 열처리를 해서, 땜납도금을 녹이거나 또는 상기 투명광열병용경화형절연수지의 경화온도보다 높은 온도(100℃이상)의 전기로속에 넣고 일정시간(5∼20분간) 열처리를 해서, 회로도체층(42)에 의해서 그림자가 되고 경화가 완료되지 않은 투명광열병용경화형절연수지(45)를 완전히 강화시켜 실장을 완료한다. 투명필름기판(41)의 표면(반도체소자실장면)상의 반도체소자실장부, 광로부 및 땜납접합부이외의 장소에 접착제(59)를 도포하고, 가압을 해서 투명필름기판(41)의 표면(반도체소자실장면)과 보강판(58)을 평면성좋게 접착하고, 또 반도체이미지센서칩(43)을 보호하기 위하여 반도체이미지센서칩(43)을 실장한 투명필름기판(41)과 보강판(58)의 창과의 사이에 투명실리콘이나 투명아크릴레이트계동의 투명수지를 디스펜서등에 의해서 균일하게 도포하고, 경화후의 높이 2mm이하, 굴절률 1.8이하, 경화후 연필강도 2H∼8H의 투명보호층(46)을 형성한다. 이때, 접착제(59)에 의해서 보강판(58)과 충분히 접착함으로써, 투명수지(투명보호층(46))가 주위에 비어져나오지 않도록 한다. 이와같이 작성된 완전밀착형이미지센서유닛에서는, 반도체이미지센서칩(43)을 수지에 의해서 고정하는 동시에, 전극(44)를 땜납에 의해 전기적으로 확실히 접속할 수 있으므로, 신뢰성이 높고, 또한 간단하며, 저코스트로 제조할 수 있다. 또 보강판(58)으로써 사용하는 유리에폭시의 프린트기판에 있어서 표면은 구동회로용부품의 실장면이고, 이면은 투명필름기판(41)과의 접착면으로서 구동회로용의 전극을 가지고, 투명필름기판(41)의 표면상에 형성된 회로도체층(42)의 다른 한쪽의 땜납도금된 전극과 보강판의 이면의 땜납도금된 전극을 펄스히트식의 땜납접합장치등에 의해서 단시간에 땜납접합함으로써, 전기적으로 확실히 접속할 수 있다.
도전성반송롤러(53)는 사이트저항 105Ω/□이하의 카본블랙이나 아세틸렌블랙이나 산화아연 또는 산화주석등의 도전성부여물질을 폴리우레탄이나 실리콘고무등의 탄성중합체기재에 배합된 도전고무를 사용하고, 반송롤러와 금속부분을 어드접속함으로써, 원고가 스침으로써 발생하는 정전기를 소멸시킬 수 있고, 노이즈를 저감할 수 있게 되었다.
투명필름기판(41)의 이면(원고밀착면)에 있어서, 수광소자(47)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.05∼0.5mm의 이면(원고밀착면)에 있어서, 수광소자(47)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.05∼0.5mm의 거리(제1슬릿(55))를 두고, 수광소자(47) 및 제1슬릿(55)이외의 장소에 도전차광층(48)을 형성한다.
도전차광층(48)로서는 사이트저항 106Ω/□이하의 카본블랙이나 산화인듐 또는 산화주석등의 도전성 입자를 혼입한 페놀계 또는 우레탄아크릴레이트계수지등에 의해서 두께 5μm∼30μm 정도의 흑색의 도선성재료를 사용한다. 또 그위에 사이트저항 109Ω/□이하의 내정전기성 및 내마모성 가지도록 팔라듐, 산화인듐 및 산화주석등의 도전입자를 우레탄아크릴레이트계등의 연필경도 3H∼9H이고, 두께 10μm∼30μm 정도의 도전투명막(49)을 형성한다. 이때 도전차광층(48)과 도전투명막(49)이 있으므로서, 광원(52)으로부터의 투명필름기판(41)이면(원고밀착면)쪽에서의 반사에 의한 불필요한 광(표류광)을 소거할 수 있다. 투명필름기판(41)의 얇은 것과 제1슬릿(55)을 형성하는 것에 의해 광의 누화를 방지할 수 있다.
또 투명필름기판(41)의 표면(반도체소자실장면)에 있어서, 수광소자(47)가 있는 위치로부터 광원방향으로 0.1∼0.6mm이하의 거리(제2슬릿(56))를 두고, 수광소자(47) 및 제2슬릿(56)이외의 장소에 갈색 또는 흑색등의 차광층(50)을 형성한다. 차광층(50) 및 제2슬릿(56)에 의해 광의 누화를 방지할 수 있다.
상기 완전밀착형 이미지센서유닛은 투명필름기판(41)의 이면에 있는 도전투명막(49)을 원고밀착면으로하고, 위쪽으로부터 광원(LED 어레이) (52)에 의해 보강판(58)의 창을 통해서 투명보호층(46), 투명광열병용경화형절연수지(45), 투명필름기판(41) 및 도전투명막(49)을 투과해서 원고(51)을 조사하고, 원고(51)로부터의 광정보를 도전투명막(49), 투명필름기판(41) 및 투명광열병용경화형절연수지(45)를 투과해서 수광소자(47)로 직접 인도하여 원고(51)의 정보를 판독하는 것이다.
광원(52)으로부터의 원고반송방향으로부터 입사각(57)은 반도체이미지센서칩(43)의 바로위(입사각0°)로부터 입사각 30°까지로하고, 조명된 원고(51)로부터의 반사광을 투명필름기판(41)의 표면에 설치된 반도체이미지센서칩(43)으로 인도함으로써 원고(51)로부터의 광정보를 렌즈계없이 광의 누화없이 고분해농으로 판독할 수 있는(MTF치 50%(41p/mm))동시에 완전밀착형 이미지센서유닛자체의 사이즈를 비약적으로 작게 할 수 있었다.
이상과 같은 구성에 의해, 화상판독의 S/N비, 분해농, 광의 전송효율을 고수준으로 유지할 수 있고, 노이즈를 저감할 수 있으며, 원고로부터의 광정보를 렌즈계없이 광이 누화없이 고분해농으로 판독할 수 있다. 또 종래의 렌즈계를 사용하는 것보다 광의 전송효율이 4∼5배정도가 되고, 광원(LED 어레이)의 코스트저감에도 기여했다.
Claims (17)
- 판독해야할 원고를 조사하는 광원과, 표면상에 회로도체층을 형성한 투명필름기판과, 이 투명필름기판의 표면상에 투명광열병용경화형절연수지를 개재해서 폴립칩실장한 수광소자를 가진 반도체소자와, 반도체소자를 보호하는 투명보호층을 구비하고, 광원에 의해 조명된 원고로부터의 반사광을 투명필름기판의 표면에 실장된 반도체소자의 수광소자로 인도하여 전기신호로 변환하고, 화상율 판독하는 완전밀착형 이미지센서에 있어서, 상기 반도체소자로서 결정형실리콘칩을 사용하고, 페이스 다운으로 폴립칩실장하고, 상기 반도체소자위에 형성된 인출 전국이 상기 회로도체층에 맞닿는 구조이고, 상기 투명필름기판의 이면(원고밀착면)에 있어서, 상기 수광소자가 있는 위치로부터 광원방향으로 일정한 거리(제1슬릿)을 두고, 상기 수광소자 및 상기 제1슬릿이외의 장소에는 도전차광층을 형성하고, 또 상기 투명필름기판의 이면전체면에 도전투명막을 형성시키고, 상기 투명필름기판의 표면(반도체소자실장면)에 있어서, 상기 수광소자가 있는 위치로부터 광원방향으로 일정한 거리(제2슬릿)를 두고, 상기 수광소자 및 상기 제2슬릿이외의 장소에는 회로도체층과 동일층으로 이루어진 차광층을 형성하고, 광원에 의해 조명된 원고로부터의 반사광을 상기 투명필름기판의 표면에 형성된 상기 반도체소자의 상기 수광소자로 인도하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서 및 유닛.
- 제1항에 있어서, 투명필름기판의 이면(원고밀착면)에 있어서 제1슬릿의 폭이 0.05∼0.5mm인것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 투명필름기판의 표면(반도체소자실장면)에 있어서 상기 제2슬릿의 폭이 0.1∼0.6mm인 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 도전차광층의 두께는 30μm이하로 하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 도전차광층으로서 사이트저항 106Ω/□이하의 차광할 수 있는 색의 도전성재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 도전투명막의 두께는 30μm이하로 하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 차광층의 두께는 30μm이하로 하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 투명필름기판, 회로도체층, 도전차광층, 차광층 및 도전투명막을 합한 총두께는 200μm이하로 하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 광원으로부터의 입사각은 상기 반도체소자의 바로위(입사각 0°)로부터 입사각 30°까지 조사하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서유닛.
- 제1항에 있어서, 반도체소자의 전극에 금속범프를 설치한 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 반도체소자의 전극에 설치하는 금속범프를 Au범프로 한 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 반도체소자의 전극에 설치하는 금속범프를 땜납범프로 한 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 제1항에 있어서, 반도체소자의 위로부터 반도체소자를 보호하기 위하여 형성한, 경화후의 높이 5mm이하, 굴절률 1.8이하, 경화후 연필경도 2H∼8H의 상기 투명보호층을 형성시킨 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서.
- 청구범위 제1항 기재의 완전밀착형 이미지센서에 있어서, 상기 투명필름기판의 표면상에 금 또는 구리등의 금속을 증착법 또는 스퍼터링법, 또는 박동을 사용해서 두께 2μm∼35μm로 형성하고, 후에 사진석판법에 의해서 1층의 회로도체층 및 회로도체층과 동일층으로 이루어진 차광층을 동일공정, 동일마스크로 형성하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서의 제조방법.
- 투명필름기판의 표면양면상에 회로도체층을 형성하는 동시에 관통구멍을 형성해서 양면배선의 회로도체층을 형성하고, 투명필름기판의 표면상에 투명광열병용경화형절연수지를 개재해서 수광소자를 가진 반도체소자를 페이스 다운으로 풀립칩실장하고, 반도체소자위를 투명보호층에 의해서 덮고, 투명필름기판의 이면에 있어서 수광소자의 대향하는 부분과 광을 투과하는 제1슬릿이되는 부분을 제외하고 회로도체층과 동일층으로 이루어진 차광층을 형성하고, 그 위에 투명필름기판의 이면전체면에 걸쳐서 도전투명막을 형성하고, 상기 투명필름기판의 표면에 있어서, 수광소자에 대향하는 부분과 광을 투과하는 제2슬릿이 되는 부분을 제외하고 회로도체층과 동일층으로 이루어진 차광층을 형성한 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서 및 유닛.
- 청구범위 제16항 기재의 완전밀착형 이미지센서에 있어서, 상기 투명필름기판의 표면 및 이면상에 금 또는 구리등의 금속을 증착법 또는 스퍼터링법, 또는 박동을 사용해서 두께 2μm∼35μm로 형성하고, 나중에 사진석판법에 의해서 양면의 회로도체층 및 회로도체층으로서 차광층을 겸한 회로도체차광층을 동일공정, 동일마스크로 형성하는 것을 특징으로 하는 완전밀착형 이미지센서의 제조방법.
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