WO2016117123A1 - 撮像装置、および内視鏡 - Google Patents

撮像装置、および内視鏡 Download PDF

Info

Publication number
WO2016117123A1
WO2016117123A1 PCT/JP2015/051884 JP2015051884W WO2016117123A1 WO 2016117123 A1 WO2016117123 A1 WO 2016117123A1 JP 2015051884 W JP2015051884 W JP 2015051884W WO 2016117123 A1 WO2016117123 A1 WO 2016117123A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
protective film
imaging device
wiring board
solder
light receiving
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/051884
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和也 前江田
昌一郎 川除
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to JP2016570458A priority Critical patent/JP6384879B2/ja
Priority to PCT/JP2015/051884 priority patent/WO2016117123A1/ja
Publication of WO2016117123A1 publication Critical patent/WO2016117123A1/ja
Priority to US15/652,908 priority patent/US10085627B2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A61B1/051Details of CCD assembly
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/0011Manufacturing of endoscope parts
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00112Connection or coupling means
    • A61B1/00121Connectors, fasteners and adapters, e.g. on the endoscope handle
    • A61B1/00124Connectors, fasteners and adapters, e.g. on the endoscope handle electrical, e.g. electrical plug-and-socket connection
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005Flexible endoscopes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632Wafer-level processed structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687Wafer level processing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/555Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00112Connection or coupling means
    • A61B1/00114Electrical cables in or with an endoscope
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/023Redistribution layers [RDL] for bonding areas
    • H01L2224/0237Disposition of the redistribution layers
    • H01L2224/02371Disposition of the redistribution layers connecting the bonding area on a surface of the semiconductor or solid-state body with another surface of the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05541Structure
    • H01L2224/05548Bonding area integrally formed with a redistribution layer on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0556Disposition
    • H01L2224/05568Disposition the whole external layer protruding from the surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16238Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81192Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1015Shape
    • H01L2924/10155Shape being other than a cuboid
    • H01L2924/10156Shape being other than a cuboid at the periphery

Definitions

  • an image pickup element in which a plurality of electrode pads are arranged in a row on an inclined surface which is inclined at an acute angle with respect to a light receiving surface is bonded to each of the plurality of electrode pads of the image pickup element through solder bumps.
  • the present invention relates to an imaging device including a plurality of first bonding electrodes arranged in a row at an end portion thereof, and an endoscope including the imaging device.
  • the imaging device manufactured by the wafer level CSP technology is small, it greatly contributes to the diameter reduction of the endoscope.
  • a plurality of light receiving portions and a plurality of external electrodes connected to the respective light receiving portions are formed on a semiconductor wafer.
  • a glass wafer is bonded to the light receiving surface of the semiconductor wafer to produce a bonded wafer.
  • Vias are formed to reach the external electrodes from the side opposite to the light receiving surface of the bonded wafer.
  • the light receiving surface of the imaging device obtained by cutting the bonded wafer is covered with a cover glass, an electric signal can be transmitted to and received from the light receiving unit through the external electrode exposed on the bottom surface of the via.
  • JP-A-2014-75764 discloses an imaging device in which a plurality of electrode pads each connected to an external electrode of a light receiving surface are arranged in a row on the inclined wall surface of the through trench. There is. Each of the plurality of electrode pads is joined to a plurality of bonding electrodes arranged in a row at the end of the wiring board via the bumps. A signal cable is joined to the other end of the wiring board.
  • the arrangement interval (arrangement pitch) of electrode pads of a small imaging device is very narrow. For this reason, when the size of the solder bumps is large when the electrode pads of the image pickup element and the bonding electrodes of the wiring board are soldered, the melted solder may spread and the adjacent bumps may be short-circuited. there were. For this reason, it is necessary to arrange small (low height) solder bumps in accordance with the arrangement pitch. On the other hand, the wiring board and the signal cable need to be joined via large solder bumps in order to secure the joint reliability.
  • JP-A-2009-016623 discloses an imaging device in which a plurality of external electrodes are exposed at the bottom of a groove by forming a groove (wide via) reaching the light receiving surface from the opposing surface side. .
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable imaging device and an endoscope equipped with the imaging device.
  • a light receiving portion is formed on a light receiving surface, and a plurality of electrode pads connected to the light receiving portion are arranged in a row on an inclined surface inclined with respect to the light receiving surface.
  • An imaging element, a transparent member adhered via an adhesive layer so as to cover the light receiving surface, and a plurality of electrode pads of the imaging element at a first end of a first main surface A plurality of first bonding electrodes joined to each other via a first solder bump are arranged in a row, and a plurality of second bonding electrodes are provided at a second end facing the first end.
  • An imaging device comprising: a signal cable having a plurality of conducting wires; A first protective film surrounding the plurality of first solder bumps covering the first end of the first main surface, the first protective film being thicker than the height of the first bumps; A second protective film covering the second end of the main surface of the semiconductor substrate and surrounding the plurality of second solder bumps, the second protective film being thicker than the thickness of the first protective film and the height of the second solder bumps; And the above-mentioned wiring board.
  • a light receiving portion is formed on the light receiving surface, and a plurality of electrode pads connected to the light receiving portion are arranged in a row on an inclined surface which is inclined with respect to the light receiving surface.
  • the plurality of electrodes of the imaging element provided on the imaging element, the transparent member adhered via the adhesive layer so as to cover the light receiving surface, and the first end of the first main surface
  • a plurality of first bonding electrodes joined to each of the pads via the first solder bumps are arranged in a row, and a plurality of first bonding electrodes are formed at the second end facing the first end.
  • An imaging device comprising a signal cable having a plurality of conductors joined together, the imaging device comprising: A first protective film surrounding the plurality of first solder bumps covering the first end of the first main surface, the first protective film being thicker than the height of the first bumps; A second protective film covering the second end of the main surface of the semiconductor substrate and surrounding the plurality of second solder bumps, the second protective film being thicker than the thickness of the first protective film and the height of the second solder bumps;
  • the image pickup device having the protective film of the above is provided at the distal end portion of the insertion portion.
  • an endoscope having a highly reliable imaging device and a highly reliable imaging device.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is a disassembled perspective view of the wiring board of the imaging device of 1st Embodiment. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the image pick-up element of the imaging device of 1st Embodiment. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the image pick-up element of the imaging device of 1st Embodiment. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the image pick-up element of the imaging device of 1st Embodiment. It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the image pick-up element of the imaging device of 1st Embodiment.
  • the imaging device 1 includes an imaging element 10 made of a silicon substrate, a wiring board 40, and a signal cable 50.
  • a plurality of external electrodes 12 electrically connected to the light receiving unit 11 via a wire (not shown) are provided in a row at an end of the light receiving surface 10SA where the light receiving unit 11 of the substantially rectangular imaging element 10 is formed. It is done.
  • the entire light receiving surface 10SA of the imaging element 10 is covered with a cover glass 30 which is a transparent member via an adhesive layer 20.
  • grooves 10T On the side of the facing surface 10SB of the imaging element 10, there are grooves 10T having inclined surfaces 10SS and 10ST, both of which are inclined at an acute angle with respect to the light receiving surface 10SA.
  • the back surface of the external electrode 12 is exposed at the bottom of the groove 10T. That is, the groove 10T is a wide via penetrating through the silicon substrate.
  • the external electrodes 12 and a plurality of electrode pads 13 electrically connected via the wirings 13L are provided in a row.
  • the electrode pad 13 is electrically connected to the light receiving unit 11.
  • the extended portion of the wiring 13 ⁇ / b> L may be the electrode pad 13.
  • first bonding electrodes 44 are arranged in a row at the first end 40S1 and opposed to the first end
  • a plurality of second bonding electrodes 46 are arranged in a row at the second end 40S2 of the second bonding portion.
  • the first bonding electrode 44 is bonded to the electrode pad 13 via the first solder bump 54.
  • the second bonding electrode 46 is bonded to the conducting wire 51 of the signal cable 50 via the second solder bump 56.
  • the first bonding electrode 44 and the second bonding electrode 46 are electrically connected via a wire (not shown).
  • the bonding portion between the first bonding electrode 44 and the electrode pad 13 is sealed with a sealing resin 57.
  • the arrangement pitch of the first bonding electrodes 44 is narrower than the arrangement pitch of the second bonding electrodes 46.
  • the height H 54 of the first solder bump 54 is smaller than the height H 54 of the second solder bump 56.
  • the height H 54 of the first solder bump 54 is 10 ⁇ m
  • the height H 56 of the second solder bump 56 is 50 ⁇ m.
  • a first protective film 42 surrounding a plurality of first solder bumps 54 is disposed.
  • a second protective film 43 surrounding the plurality of second solder bumps 56 is disposed on the second end 40S2 opposite to the first end 40S1. That is, the first protective film 42 has a plurality of openings 42 H, and the second protective film 43 has a plurality of openings 43 H.
  • the thickness D43 of the second protective film 43 is thicker than the thickness D42 of the first protective film 42.
  • the thickness D42 of the first protective film 42 is 1.0 ⁇ m
  • the thickness D43 of the second protective film 43 is 30 ⁇ m.
  • the height H54 of the first solder bump 54 and the height H56 of the second solder bump 56 are largely different.
  • the first solder bump 54 and the second solder bump 56 are surrounded by the first protective film 42 and the second protective film 43 having a thickness corresponding to their respective heights. For this reason, even if it melt
  • the outer electrode 12 is made of a metal conductor such as copper or aluminum.
  • the cover glass 30 (glass wafer) is adhered to the light receiving surface 10SA via the adhesive layer 20.
  • the adhesive layer 20 is made of, for example, a transparent UV-curable resin.
  • an etching mask 19 made of, for example, a photoresist is disposed on the facing surface 10SB opposed to the light receiving surface 10SA of the silicon substrate 10.
  • the etching mask 19 has a substantially rectangular opening immediately above the etching region, that is, the external electrode 12.
  • the silicon substrate 10 is wet-etched from the side of the facing surface 10SB with an alkaline solution such as KOH or TMAH, for example, to form a groove 10T.
  • the groove 10T is a wide via penetrating through the silicon substrate 10.
  • the wall surfaces of the groove 10T formed by anisotropic etching are inclined surfaces 10SS and 10ST at acute angles with respect to the light receiving surface 10SA.
  • the back surfaces of the plurality of external electrodes 12 are exposed on the bottom surface of the groove 10T.
  • the applicant discloses in detail the method of manufacturing the groove 10T, etc. in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-016623.
  • the electrode pad 13 is disposed on the inclined surface 10SS.
  • the electrode pad 13 is electrically connected to the external electrode 12 by a wire 13L extending from the bottom surface of the groove 10T to the inclined surface 10SS.
  • the imaging device of the modified example having the imaging element with the cutout portion 10C is smaller in diameter than the imaging device 1.
  • the wiring board 40 is a flexible wiring board using, for example, polyimide as a base 41 as shown in FIG.
  • the substrate 41 may be a non-flexible substrate made of glass epoxy resin or the like. However, as described later, in order to be accommodated in the projection plane of the imaging device 10, a flexible substrate is preferable.
  • the thickness of the first protective film 42 corresponds to the arrangement pitch of the first bonding electrodes 44 of the small-sized imaging device 1, in other words, the thickness corresponding to the height H54 of the first solder bumps 54, for example, 0. It is preferable that they are 1 micrometer or more and 3.0 micrometers or less. It is preferable that the first protective film 42 be made of a solder repellent material in order to prevent a short circuit of the adjacent first solder bumps 54 even if the film thickness is thin in the above range.
  • the solder repellent material is a so-called “solder-repelling” material having poor solder wettability, and of course, a material whose heat-resistant temperature is higher than the solder bonding temperature.
  • a solder repellent material having a contact angle ⁇ of 45 degrees or more, preferably 60 degrees or more with respect to the solder can be used. If the contact angle ⁇ of the first protective film 42 with respect to the solder is equal to or more than the above range, the solder can be prevented from spreading.
  • the contact angle ⁇ is preferably as large as possible, and the upper limit may be 180 degrees.
  • silicon oxide, magnesium fluoride, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, boron carbide, calcium carbide, diamond like carbon (DLC), polytetrafluoroethylene (PTFE), or tetrafluoroethylene ⁇ tetrafluoroethylene ⁇ ⁇ ⁇ Perfluoro alkyl vinyl ether copolymer (PFA) etc. can be used.
  • solder repellent material silicon oxide or silicon nitride which is easy to form and pattern is particularly preferable.
  • the solder repellent material is formed into a film by a sputtering method, a vapor deposition method or a CVD method.
  • the region other than the opening 42H and the first end 40S1 of the first protective film 42 is removed by, for example, etching after the first protective film 42 is disposed on the entire surface of the first major surface 40SA. Ru.
  • the solder wettability can be evaluated by dissolving 20 mg of solder on the test surface and measuring the contact angle ⁇ with respect to the test surface of the melted solder. While the contact angle ⁇ with respect to the polyimide as the substrate 41 of the wiring board of the bonding member 23 was less than 30 degrees, the contact angle ⁇ with respect to silicon oxide was 70 degrees or more.
  • the second protective film 43 preferably has a thickness of, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less according to the height H 56 of the second solder bump 56.
  • a solder resist made of an epoxy resin or the like is preferably disposed by a printing method, an inkjet method, or the like. Since the second protective film 43 made of resin is excellent in flexibility, the flexibility of the wiring board 40 is not impaired even if it is thick.
  • the opening 43H of the second protective film 43 is taken into consideration when designing the printing screen.
  • the first solder bumps 54 and the second solder bumps 56 are disposed on the wiring board 40.
  • the first solder bumps 54 and the second solder bumps 56 are made of, for example, lead-free solder such as SnAgCu alloy or SnZnAl alloy, and the composition of the both may be the same or different.
  • the first solder bumps 54, 56 may be printed with solder paste on the bonding electrodes 44, 46, or may be disposed by plating.
  • the first solder bumps 54 may be disposed on the electrode pads 13 of the imaging device 10.
  • the first bonding electrode 44 of the wiring board 40 and the electrode pad 13 of the imaging element 10 are bonded via the first solder bump 54. That is, the first end 40S1 of the wiring board 40 is fixed to the light receiving surface 10SA of the imaging device 10 at an acute angle as in the case of the inclined surface 10SS of the imaging device 10.
  • the first solder bumps 54 are surrounded by a first protective film 42 having a thickness corresponding to the height H54. Therefore, the first solder bumps 54 do not spread around even when melted, and the first bonding electrodes 44 of the wiring board 40 and the electrode pads 13 of the imaging device 10 are bonded.
  • the sealing resin 57 is filled in the bonding portion and hardened.
  • the sealing resin 57 is, for example, a thermosetting epoxy resin which is liquid in an uncured state.
  • the conducting wire 51 of the signal cable 50 is bonded to the second bonding electrode 46 of the wiring board 40 via the second solder bump 56.
  • the second solder bumps 56 are surrounded by a second protective film 43 having a thickness corresponding to the height H56. For this reason, the second solder bumps 56 do not spread around even if they melt, and the second bonding electrodes 46 of the wiring board 40 and the conductive wires 51 of the signal cable 50 are bonded.
  • the wiring board 40 to which the signal cable 50 is joined may be joined to the imaging device 10.
  • the temporarily fixed imaging device 10, the wiring board 40, and the signal cable 50 may be simultaneously joined by a reflow process.
  • the imaging device 1 has high reliability of the joint.
  • the first protective film 42 is very thin as compared to the second protective film 43 made of solder resist, since it is made of a solder repellent material, the molten solder does not spread around and a short circuit does not occur.
  • the wiring board 40 positioned on the rear side (opposite side of the cover glass) of the imaging device 10 overlaps the imaging device 10 when viewed in plan from the thickness direction, that is, the imaging device The whole is located within 10 projection planes.
  • the wiring board 40 is flexible, even if the length of the wiring board 40 is long, the whole can be disposed within the projection plane of the imaging device 10 by being curved and deformed.
  • the imaging device 1 has a small diameter because the wiring board 40 does not protrude outside the outer shape of the imaging element 10.
  • an imaging device 1A according to the second embodiment and an imaging device 1B according to a modification of the second embodiment will be described.
  • the same reference numerals are given to components having the same functions, and descriptions thereof will be omitted.
  • the first protective film 42A covers not only the first end 40S1 of the first main surface 40SA of the wiring board 40 but also the whole thereof.
  • the first protective film 42A has not only the opening 42H1 corresponding to the first solder bump 54 but also an opening 42H3 corresponding to the second solder bump 56. That is, the first protective film 42A surrounds the first solder bump 54 and the second solder bump 56.
  • the second solder bump 56 is joined to the conducting wire 51 not only through the opening 43H3 of the second protective film 43 but also through the opening 42H3 of the first protective film 42.
  • the first protective film 42B covers not only the first end 40S1 of the first main surface 40SA of the wiring board 40 but the whole thereof.
  • the second protective film 43B covers the area of the first main surface 40SA of the wiring board 40 excluding the first end 40S1.
  • the imaging device 1A and the imaging device 1B have the effect of the imaging device 1. Furthermore, since the second solder bump 56 is also surrounded by the first protective film 42A, the imaging device 1A has higher reliability than the imaging device 1. Further, in the imaging device 1B, since the first protective film 42A is covered by the second protective film 43B except for the first end 40S1, even if the wiring board 40 is largely deformed, cracking or the like occurs. Since the easy first protective film 42A is covered with the flexible thick second protective film 43B, the reliability is higher than that of the imaging device 1A.
  • an imaging device 1C of a third embodiment will be described. Note that the imaging device 1C is similar to the imaging devices 1, 1A, and 1B, and has the same effect, so the same reference numerals are given to the components having the same functions, and the description is omitted.
  • the electronic component 60 is mounted on the first main surface 40SA of the wiring board 40C of the imaging device 1C. That is, the plurality of third bonding electrodes 45 are disposed on the first main surface 40SA of the wiring board 40C, and the electronic component 60 includes the third bonding electrodes 45 and the third solder bumps 55. It is joined through. Then, the first protective film 42C and the second protective film 43C surround the plurality of third solder bumps 55, that is, there is an opening 42H2 in the first protective film 42C, and the second protective film 43C Has an opening 43H2.
  • the position of the third bonding electrode 45 is designed in accordance with the position of the bonding portion of the electronic component 60 such as a chip capacitor and a chip inductor. Also.
  • the number of joints of one electronic component 60 may be three or more.
  • a plurality of electronic components 60 may be mounted.
  • the electronic component 60 may be mounted on the second main surface 20SB.
  • the imaging device 1C has a small diameter because the wiring board 40C on which the electronic component 60 is mounted does not protrude outside the outer shape of the imaging element 10.
  • the endoscope 2 includes the imaging devices 1 and 1A to 1C described above at the distal end portion 3A of the insertion portion 3. Therefore, the description of the imaging device 1 and the like is omitted.
  • an endoscope system 9 including the endoscope 2 includes the endoscope 2, a processor 5A, a light source device 5B, and a monitor 5C.
  • the endoscope 2 captures an in-vivo image of the subject by inserting the insertion unit 3 into a body cavity of the subject, and outputs an imaging signal. That is, the endoscope 2 has one of the imaging devices 1 and 1A to 1F at the distal end portion of the insertion portion 3.
  • the operation unit 4 has a treatment tool insertion port 4A of a channel into which a treatment tool such as a forceps, an electric knife, and a test probe is inserted in a body cavity of a subject.
  • the insertion portion 3 includes a distal end portion 3A in which the imaging device 1 is disposed, a bendable curved portion 3B continuously provided on the proximal end side of the distal end portion 3A, and a continuous end provided on the proximal end side of the curved portion 3B. And the flexible tube portion 3C.
  • the bending portion 3B is bent by the operation of the operation unit 4.
  • a signal cable 50 connected to the imaging device 1 at the distal end 3A is inserted through the universal cord 4B disposed on the proximal end side of the operation unit 4.
  • the universal cord 4B is connected to the processor 5A and the light source device 5B via the connector 4C.
  • the processor 5A controls the entire endoscope system 9, performs signal processing on an imaging signal output from the imaging device 1, and outputs an image signal.
  • the monitor 5C displays an image signal output by the processor 5A.
  • the light source device 5B includes, for example, a white LED.
  • the white light emitted from the light source device 5B is guided to the illumination optical system 3D (see FIG. 2B) of the tip 3A through a light guide (not shown) through which the universal cord 4B is inserted, and illuminates the subject.
  • the endoscope 2 has high reliability because the distal end portion 3A of the insertion portion 3 includes the highly reliable imaging devices 1 and 1A to 1C.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

撮像装置1は、傾斜面10SSに複数の電極パッド13が列設されている撮像素子10と、第1の端部40S1に複数の電極パッド13のそれぞれと第1の半田バンプ54を介して接合されている複数の第1の接合電極44が列設されており、第2の端部40S2に複数の第2の接合電極46が列設されている配線板40と、複数の第2の接合電極46のそれぞれと第2の半田バンプ56を介して接合されている信号ケーブル50と、を具備する撮像装置1であって、第1の端部40S1を覆う第1の保護膜42と、第2の端部40S2を覆う、第1の保護膜42の厚さおよび第2の半田バンプ56の高さよりも厚い、第2の保護膜43と、を配線板40が有する。

Description

撮像装置、および内視鏡
 本発明は、受光面に対して鋭角に傾斜している傾斜面に複数の電極パッドが列設されている撮像素子と、前記撮像素子の前記複数の電極パッドのそれぞれと半田バンプを介して接合されている複数の第1の接合電極が端部に列設されている配線板と、を具備する撮像装置、および前記撮像装置を具備する内視鏡に関する。
 ウエハレベルCSP技術により作製される撮像装置は小型であるため、内視鏡の細径化に大きく寄与している。
 ウエハレベルCSP型の撮像装置の製造方法では、最初に、半導体ウエハに、複数の受光部と、それぞれの受光部と接続された複数の外部電極が形成される。半導体ウエハの受光面にガラスウエハが接着されて接合ウエハが作製される。接合ウエハの受光面と対向する対向面側から外部電極に到達するビアが形成される。接合ウエハの切断により得られた撮像装置の受光面はカバーガラスで覆われているが、ビアの底面に露出している外部電極を介して受光部と電気信号を送受信することができる。
 日本国特開2014-75764号公報には、貫通トレンチの傾斜している壁面に、それぞれが受光面の外部電極と接続されている複数の電極パッドが列設されている撮像素子が開示されている。複数の電極パッドのそれぞれは、バンプを介して配線板の端部に列設された複数の接合電極と接合されている。配線板のもう一方の端部には信号ケーブルが接合されている。
 小型の撮像装置の電極パッドの配設間隔(配設ピッチ)は非常に狭い。このため、撮像素子の電極パッドと配線板の接合電極とを半田接合するときに、半田バンプの大きさが大きいと、溶融した半田が広がってしまい、隣り合うバンプ同士が短絡してしまうおそれがあった。このため、配設ピッチに応じた小さな(高さの低い)半田バンプを配設する必要がある。一方、配線板と信号ケーブルとは、接合信頼性を担保するには、大きな半田バンプを介して接合する必要がある。
 すなわち、信号ケーブルとの接合と撮像素子との接合とで、適切な半田バンプの大きさが異なるための、両者の接合信頼性を両立することは容易ではなかった。
 なお、特開2009-016623号公報には、対向面側から受光面に達する溝(幅広のビア)を形成することで、溝の底面に複数の外部電極を露出した撮像装置が開示されている。
特開2014-075764号公報 特開2009-016623号公報
 本発明は、信頼性の高い撮像装置、および前記撮像装置を具備する内視鏡を提供することを目的とする。
 本発明の実施形態の撮像装置は、受光面に受光部が形成されており、前記受光面に対して傾斜している傾斜面に前記受光部と接続されている複数の電極パッドが列設されている、撮像素子と、前記受光面を覆うように接着層を介して接着されている透明部材と、第1の主面の第1の端部に、前記撮像素子の前記複数の電極パッドのそれぞれと第1の半田バンプを介して接合されている複数の第1の接合電極が列設されており、前記第1の端部と対向している第2の端部に複数の第2の接合電極が列設されている配線板と、前記配線板の前記複数の第2の接合電極のそれぞれと、前記第1の半田バンプよりも高さの高い第2の半田バンプを介して接合されている複数の導線を有する信号ケーブルと、を具備する撮像装置であって、
 前記第1の主面の前記第1の端部を覆う、前記複数の第1の半田バンプを取り囲んでいる、前記第1のバンプの高さよりも厚い、第1の保護膜と、前記第1の主面の前記第2の端部を覆う、前記複数の第2の半田バンプを取り囲んでいる、前記第1の保護膜の厚さおよび前記第2の半田バンプの高さよりも厚い、第2の保護膜と、を前記配線板が有する。
 また、別の実施形態の内視鏡は、受光面に受光部が形成されており、前記受光面に対して傾斜している傾斜面に前記受光部と接続されている複数の電極パッドが列設されている、撮像素子と、前記受光面を覆うように接着層を介して接着されている透明部材と、第1の主面の第1の端部に、前記撮像素子の前記複数の電極パッドのそれぞれと第1の半田バンプを介して接合されている複数の第1の接合電極が列設されており、前記第1の端部と対向している第2の端部に複数の第2の接合電極が列設されている配線板と、前記配線板の前記複数の第2の接合電極のそれぞれと、前記第1の半田バンプよりも高さの高い第2の半田バンプを介して接合されている複数の導線を有する信号ケーブルと、を具備する撮像装置であって、
 前記第1の主面の前記第1の端部を覆う、前記複数の第1の半田バンプを取り囲んでいる、前記第1のバンプの高さよりも厚い、第1の保護膜と、前記第1の主面の前記第2の端部を覆う、前記複数の第2の半田バンプを取り囲んでいる、前記第1の保護膜の厚さおよび前記第2の半田バンプの高さよりも厚い、第2の保護膜と、を前記配線板が有する撮像装置を、挿入部の先端部に具備する。
 本発明によれば、信頼性の高い撮像装置、および信頼性の高い撮像装置を具備する内視鏡を提供できる。
第1実施形態の撮像装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図1のII-II線に沿った断面図である。 第1実施形態の撮像装置の配線板の分解斜視図である。 第1実施形態の撮像装置の撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 第1実施形態の撮像装置の撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 第1実施形態の撮像装置の撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 第1実施形態の変形例の撮像装置の撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 第2実施形態の撮像装置の配線板の分解斜視図である。 第2実施形態の変形例の撮像装置の配線板の分解斜視図である。 第3実施形態の撮像装置の配線板の分解斜視図である。 第3実施形態の撮像装置の断面図である。 第3実施形態の内視鏡を含む内視鏡システムの斜視図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材の厚みの比率、電極パッドの数、配列ピットなどは現実のものとは異なる。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。さらに、一部の構成、例えば、シリコン基板の表面の酸化シリコン層および配線等は図示を省略している。
 図1から図3に示すように、撮像装置1は、シリコン基板からなる撮像素子10と、配線板40と、信号ケーブル50と、を具備する。略矩形の撮像素子10の受光部11が形成された受光面10SAの端部には、受光部11と配線(不図示)を介して電気的に接続されている複数の外部電極12が列設されている。
 撮像素子10の受光面10SAの全面は接着層20を介して透明部材であるカバーガラス30に覆われている。
 撮像素子10の対向面10SB側には、ともに受光面10SAに対して鋭角に傾斜している傾斜面10SSおよび傾斜面10STを壁面とする溝10Tがある。溝10Tの底面には外部電極12の裏面が露出している。すなわち、溝10Tはシリコン基板を貫通している幅広のビアである。
 そして、傾斜面10SSには、それぞれが外部電極12と、配線13Lを介して電気的に接続された複数の電極パッド13が列設されている。このため、電極パッド13は、受光部11と電気的に接続されている。なお、配線13Lの延設部が電極パッド13であってもよい。
 一方、平板状の配線板40の基体41の第1の主面40SAには、第1の端部40S1に複数の第1の接合電極44が列設されており、第1の端部と対向している第2の端部40S2に複数の第2の接合電極46が列設されている。第1の接合電極44は第1の半田バンプ54を介して電極パッド13と接合されている。一方、第2の接合電極46は第2の半田バンプ56を介して信号ケーブル50の導線51と接合されている。第1の接合電極44と第2の接合電極46とは配線(不図示)を介して電気的に接続されている。
 接合信頼性を高めるため、第1の接合電極44と電極パッド13との接合箇所は封止樹脂57で封止されている。
 第1の接合電極44の配設ピッチは、第2の接合電極46の配設ピッチよりも狭い。また、第1の半田バンプ54の高さH54は、第2の半田バンプ56の高さH54よりも低い。例えば、第1の半田バンプ54は、高さH54が10μmなのに対して、第2の半田バンプ56は、高さH56が50μmである。
 配線板40の第1の主面40SAの第1の端部40S1には、複数の第1の半田バンプ54を取り囲んでいる第1の保護膜42が配設されている。一方、第1の端部40S1と対向する第2の端部40S2には、複数の第2の半田バンプ56を取り囲んでいる第2の保護膜43が配設されている。すなわち、第1の保護膜42には複数の開口42Hがあり、第2の保護膜43には複数の開口43Hがある。
 第2の保護膜43の厚さD43は、第1の保護膜42の厚さD42よりも厚い。例えば、第1の保護膜42は厚さD42が1.0μmであるのに対して、第2の保護膜43は厚さD43が30μmである。
 撮像装置1は、第1の半田バンプ54の高さH54と第2の半田バンプ56の高さH56とが大きく異なっている。しかし、第1の半田バンプ54、第2の半田バンプ56は、それぞれの高さに応じた厚さの第1の保護膜42、第2の保護膜43に取り囲まれている。このため、溶融しても半田が周囲に広がることはなく、かつ、確実に両者を接合できる、すなわち、撮像装置1は接合箇所の信頼性が高い。
<製造方法>
 次に撮像装置1の製造方法を説明する。なお、カバーガラス30が接着された撮像素子10は、接合ウエハの切断により作製されるが、以下は個々の撮像素子として説明する。
 図4Aに示すように、シリコン基板(撮像素子)10の受光面10SAに公知の半導体製造技術を用いて受光部11と、受光部11と配線(不図示)で接続された複数の外部電極12と、が形成される。外部電極12は、銅またはアルミニウム等の金属導体からなる。受光面10SAに接着層20を介してカバーガラス30(ガラスウエハ)が接着される。接着層20は例えば透明の紫外線硬化型樹脂からなる。そして、シリコン基板10の受光面10SAと対抗する対向面10SBに、例えば、フォトレジストからなるエッチングマスク19が配設される。エッチングマスク19には、エッチング領域、すなわち、外部電極12の直上に略矩形の開口がある。
 図4Bに示すように、シリコン基板10が対向面10SB側から、例えば、KOHまたはTMAH等のアルカリ溶液を用いたウエットエッチング処理され、溝10Tが形成される。溝10Tはシリコン基板10を貫通している幅広のビアである。
 異方性エッチングにより形成された溝10Tの壁面は、受光面10SAに対して鋭角の傾斜面10SS、10STとなる。そして、溝10Tの底面には複数の外部電極12の裏面が露出している。なお、溝10Tの製造方法等については、出願人が特開2009-016623号公報に詳細に開示している。
 図4Cに示すように、傾斜面10SSに電極パッド13が配設される。電極パッド13は、溝10Tの底面から傾斜面10SSまで延設された配線13Lにより、外部電極12と電気的に接続されている。
 なお、図5に示すように、溝10Tに替えて、切り欠き部10Cを形成してもよい。切り欠き10Cは、ドライエッチング、物理的エッチングまたは機械的な研削等によって形成してもよい。切り欠き部10Cのある撮像素子を有する変形例の撮像装置は、撮像装置1よりも小径である。
 一方、配線板40は、図3で示したように、例えばポリイミドを基体41とするフレキシブル配線板である。基体41としては、ガラスエポキシ樹脂等からなる非可撓性基板であってもよい。しかし、後述するように、撮像素子10の投影面内に収容するためには、可撓性基板であることが好ましい。
 第1の保護膜42の厚さは、小型の撮像装置1の第1の接合電極44の配設ピッチ、言い替えれば、第1の半田バンプ54の高さH54に応じた厚さ、例えば0.1μm以上、3.0μm以下であることが好ましい。上記範囲の薄い膜厚であっても、隣り合う第1の半田バンプ54の短絡を防止するために、第1の保護膜42は、撥半田材料からなることが好ましい。撥半田材料は半田濡れ性が悪い、いわゆる「半田をはじく」材料であり、もちろん、耐熱温度が半田接合温度より高い材料である。
 第1の保護膜42には、半田に対する接触角θが45度以上、好ましくは60度以上の撥半田材料を用いることができる。第1の保護膜42の半田に対する接触角θが前記範囲以上であれば、半田が広がることを防止できる。接触角θは大きいほど好ましく上限は180度であってもよい。
 撥半田材料として、酸化シリコン、フッ化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化シリコン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化カルシウム、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等を用いることができる。
 撥半田材料としては、成膜およびパターニングが容易な、酸化シリコンまたは窒化シリコンが特に好ましい。撥半田材料はスパッタ法、蒸着法またはCVD法により成膜される。なお、第1の保護膜42の開口42Hおよび第1の端部40S1以外の領域は、例えば、第1の主面40SAの全面に第1の保護膜42を配設後に、エッチング等により除去される。
 なお、半田濡れ性は、試験面に半田20mgを溶かし、溶融した半田の試験面に対する接触角θを測定することで評価できる。接合部材23の配線板の基体41であるポリイミドに対する接触角θは30度未満であったのに対して、酸化シリコンに対する接触角θは70度以上であった。
 一方、第2の保護膜43は、厚さが第2の半田バンプ56の高さH56に応じて、例えば5μm以上、100μm以下であることが好ましい。上記範囲の厚さの第2の保護膜43は、エポキシ樹脂等からなるソルダレジストを印刷法またはインクジェット法等により配設することが好ましい。なお、樹脂からなる第2の保護膜43は可撓性に優れているため、厚くても配線板40の可撓性を損なうことはない。
 第2の保護膜43を印刷法で配設する場合には、第2の保護膜43の開口43Hは、印刷スクリーンの設計時に考慮される。
 配線板40に第1の半田バンプ54および第2の半田バンプ56が配設される。第1の半田バンプ54と第2の半田バンプ56とは、例えば、SnAgCu合金、SnZnAl合金等の鉛フリー半田からなり、両者の組成は同じでも良いし異なっていてもよい。例えば、第1の半田バンプ54、56は、半田ペーストを接合電極44、46の上に印刷してもよいし、めっき法により配設してもよい。なお、撮像素子10の電極パッド13に第1の半田バンプ54を配設してもよい。
 図2等に示すように、配線板40の第1の接合電極44と撮像素子10の電極パッド13とが第1の半田バンプ54を介して接合される。すなわち、配線板40の第1の端部40S1は、撮像素子10の受光面10SAに対して撮像素子10の傾斜面10SSと同じように鋭角に傾斜した角度で固定される。第1の半田バンプ54は高さH54に応じた厚さの第1の保護膜42で取り囲まれている。このため第1の半田バンプ54は溶融しても周囲に広がることはなく、かつ、配線板40の第1の接合電極44と撮像素子10の電極パッド13とを接合する。
 封止樹脂57が接合箇所に充填され硬化処理される。封止樹脂57は、例えば、未硬化状態では液体の熱硬化型のエポキシ樹脂である。
 次に、配線板40の第2の接合電極46に信号ケーブル50の導線51が第2の半田バンプ56を介して接合される。第2の半田バンプ56は高さH56に応じた厚さの第2の保護膜43で取り囲まれている。このため、第2の半田バンプ56は溶融しても周囲に広がることはなく、かつ、配線板40の第2の接合電極46と信号ケーブル50の導線51とを接合する。
 なお、信号ケーブル50が接合された配線板40が撮像素子10に接合されてもよい。また、仮固定された、撮像素子10、配線板40および信号ケーブル50が、同時にリフロー処理により接合されてもよい。
 以上の説明のように、撮像装置1は接合箇所の信頼性が高い。特に、第1保護膜42は、ソルダレジストからなる第2保護膜43と比較すると非常に薄いが、撥半田材料からなるため、溶融した半田が周囲に広がって短絡が発生することがない。
 なお、撮像装置1は、撮像素子10よりも後方側(カバーガラスと反対側)に位置する配線板40は、撮像素子10を厚み方向から平面視すると、撮像素子10に重なる領域、すなわち撮像素子10の投影面内に全体が位置している。特に、配線板40が可撓性の場合には、配線板40の長さが長くても湾曲変形することにより撮像素子10の投影面内に全体を配置することができる。撮像装置1は、配線板40が撮像素子10の外形よりも外側にはみ出していないため、細径である。
<第2実施形態>
 次に第2実施形態の撮像装置1Aおよび第2実施形態の変形例の撮像装置1Bについて説明する。なお、撮像装置1A、1Bは、撮像装置1と類似しているため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
 図6に示すように、撮像装置1Aでは、第1の保護膜42Aが配線板40の第1の主面40SAの第1の端部40S1だけでなく、全体を覆っている。第1の保護膜42Aには、第1の半田バンプ54に対応した開口42H1だけでなく、第2の半田バンプ56に対応した開口42H3がある。すなわち、第1の保護膜42Aは、第1の半田バンプ54および第2の半田バンプ56を取り囲んでいる。
 撮像装置1Aは、第2の半田バンプ56は、第2の保護膜43の開口43H3だけでなく第1の保護膜42の開口42H3を介して導線51と接合されている。
 一方、図7に示すように、変形例の撮像装置1Bでは、第1の保護膜42Bが配線板40の第1の主面40SAの第1の端部40S1だけでなく、全体を覆っている。一方、第2の保護膜43Bは、配線板40の第1の主面40SAの第1の端部40S1を除く領域を覆っている。
 撮像装置1Aおよび撮像装置1Bは、撮像装置1の効果を有する。さらに撮像装置1Aは、第2の半田バンプ56が第1の保護膜42Aにも取り囲まれているため、撮像装置1よりも信頼性が高い。 
 また撮像装置1Bは、第1の保護膜42Aが第1の端部40S1を除いて第2の保護膜43Bで覆われているため、配線板40が大きく変形しても、ひび割れ等が発生しやすい第1の保護膜42Aが可撓性の厚い第2の保護膜43Bで覆われているため、撮像装置1Aよりも更に信頼性が高い。
<第3実施形態>
 次に第3実施形態の撮像装置1Cについて説明する。なお、撮像装置1Cは、撮像装置1、1A、1Bと類似しており、同様の効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
 図8および図9に示すように、撮像装置1Cの配線板40Cの第1の主面40SAには、電子部品60が実装されている。すなわち、配線板40Cの第1の主面40SAに複数の第3の接合電極45が配設されており、電子部品60が複数の第3の接合電極45のそれぞれと、第3の半田バンプ55を介して接合されている。そして、第1の保護膜42Cおよび第2の保護膜43Cが複数の第3の半田バンプ55を取り囲んでいる、すなわち、第1の保護膜42Cには開口42H2があり、第2の保護膜43Cには開口43H2がある。
 第3の接合電極45の位置は、チップコンデンサ、チップインダクタ等の電子部品60の接合部の位置に応じて設計される。また。ひとつの電子部品60の接合部の数が3以上であってもよい。さらに、配線板40Cには、1個の電子部品60しか実装されていないが、複数の電子部品60が実装されていてもよい。また、第2の主面20SBにも電子部品60が実装されていてもよい。
 撮像装置1Cは、電子部品60が実装されている配線板40Cが、撮像素子10の外形よりも外側にはみ出していないため、細径である。
<第4実施形態>
 次に第3実施形態の内視鏡2について説明する。なお、内視鏡2は、すでに説明した撮像装置1、1A~1Cを挿入部3の先端部3Aに具備する。このため、撮像装置1等の説明は省略する。
 図10に示すように、内視鏡2を含む内視鏡システム9は、内視鏡2と、プロセッサ5Aと、光源装置5Bと、モニタ5Cと、を具備する。内視鏡2は、挿入部3を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し撮像信号を出力する。すなわち、内視鏡2は挿入部3の先端部に、撮像装置1、1A~1Fのいずれかを具備する。
 内視鏡2の挿入部3の基端側には、内視鏡2を操作する各種ボタン類が設けられた操作部4が配設されている。操作部4には、被検体の体腔内に、生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入するチャンネルの処置具挿入口4Aがある。
 挿入部3は、撮像装置1が配設されている先端部3Aと、先端部3Aの基端側に連設された湾曲自在な湾曲部3Bと、この湾曲部3Bの基端側に連設された可撓管部3Cとによって構成される。湾曲部3Bは、操作部4の操作によって湾曲する。
 操作部4の基端部側に配設されたユニバーサルコード4Bには、先端部3Aの撮像装置1と接続された信号ケーブル50が挿通している。
 ユニバーサルコード4Bは、コネクタ4Cを介してプロセッサ5Aおよび光源装置5Bに接続される。プロセッサ5Aは内視鏡システム9の全体を制御するとともに、撮像装置1が出力する撮像信号に信号処理を行い画像信号として出力する。モニタ5Cは、プロセッサ5Aが出力する画像信号を表示する。
 光源装置5Bは、例えば、白色LEDを有する。光源装置5Bが出射する白色光は、ユニバーサルコード4Bを挿通するライトガイド(不図示)を介して先端部3Aの照明光学系3D(図2B参照)に導光され、被写体を照明する。
 内視鏡2は、挿入部3の先端部3Aに信頼性の高い撮像装置1、1A~1Cを具備するため、信頼性が高い。
 本発明は上述した実施形態、または変形例等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変、組み合わせ等ができる。
1、1A~1C…撮像装置
2…内視鏡
9…内視鏡システム
10…撮像素子
10T…溝
11…受光部
12…外部電極
13…電極パッド
19…エッチングマスク
20…接着層
23…接合部材
30…カバーガラス
40…配線板
41…基体
42…第1の保護膜
43…第2の保護膜
44…第1の接合電極
45…第3の接合電極
46…第2の接合電極
50…信号ケーブル
51…導線
54…第1の半田バンプ
55…第3の半田バンプ
56…第2の半田バンプ
56…バンプ
60…電子部品

Claims (10)

  1.  受光面に受光部が形成されており、前記受光面に対して傾斜している傾斜面に前記受光部と接続されている複数の電極パッドが列設されている、撮像素子と、
     前記受光面を覆うように接着層を介して接着されている透明部材と、
     第1の主面の第1の端部に、前記撮像素子の前記複数の電極パッドのそれぞれと第1の半田バンプを介して接合されている複数の第1の接合電極が列設されており、前記第1の端部と対向している第2の端部に複数の第2の接合電極が列設されている配線板と、
     前記配線板の前記複数の第2の接合電極のそれぞれと、前記第1の半田バンプよりも高さの高い第2の半田バンプを介して接合されている複数の導線を有する信号ケーブルと、を具備する撮像装置であって、
     前記第1の主面の前記第1の端部を覆う、前記複数の第1の半田バンプを取り囲んでいる、前記第1のバンプの高さよりも厚い、第1の保護膜と、
     前記第1の主面の前記第2の端部を覆う、前記複数の第2の半田バンプを取り囲んでいる、前記第1の保護膜の厚さおよび前記第2の半田バンプの高さよりも厚い、第2の保護膜と、を前記配線板が有することを特徴とする撮像装置。
  2.  前記第1の保護膜が、撥半田材料からなり
     前記第2の保護膜が、ソルダレジストからなることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3.  前記第1の保護膜が、酸化シリコン、または窒化シリコンからなることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4.  前記第1の保護膜が、スパッタ法、蒸着法またはCVD法により成膜されており、
     前記第2の保護膜が印刷法により成膜されていることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
  5.  前記第1の保護膜の厚さが、0.1μm以上3μm以下であることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
  6.  前記第1の保護膜が、前記第1の主面を覆っており、前記複数の第2の接合電極を取り囲んでいることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
  7.  前記配線板が可撓性であることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
  8.  前記複数の電極パッドと前記複数の第1の接合電極との接合部が、封止用樹脂で封止されていることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
  9.  前記配線板の前記第1の主面に複数の第3の接合電極が配設されており、
     前記第1の保護膜および前記第2の保護膜が前記複数の第3の接合電極を取り囲んでおり、
     電子部品が、前記複数の第3の接合電極のそれぞれと、第3の半田バンプを介して接合されていることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
  10.  請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の撮像装置を具備することを特徴とする内視鏡。
PCT/JP2015/051884 2015-01-23 2015-01-23 撮像装置、および内視鏡 WO2016117123A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016570458A JP6384879B2 (ja) 2015-01-23 2015-01-23 撮像装置、および内視鏡
PCT/JP2015/051884 WO2016117123A1 (ja) 2015-01-23 2015-01-23 撮像装置、および内視鏡
US15/652,908 US10085627B2 (en) 2015-01-23 2017-07-18 Image pickup apparatus and endoscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/051884 WO2016117123A1 (ja) 2015-01-23 2015-01-23 撮像装置、および内視鏡

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/652,908 Continuation US10085627B2 (en) 2015-01-23 2017-07-18 Image pickup apparatus and endoscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016117123A1 true WO2016117123A1 (ja) 2016-07-28

Family

ID=56416688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/051884 WO2016117123A1 (ja) 2015-01-23 2015-01-23 撮像装置、および内視鏡

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10085627B2 (ja)
JP (1) JP6384879B2 (ja)
WO (1) WO2016117123A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018105907A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 オリンパス株式会社 光モジュールおよび内視鏡

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07283364A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Seiko Instr Inc 電子装置及びその製造方法
JP2008118568A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Olympus Medical Systems Corp 撮像装置
JP2009295825A (ja) * 2008-06-06 2009-12-17 Panasonic Corp 固体撮像装置
JP2014075764A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Olympus Corp 撮像装置、該撮像装置を具備する内視鏡

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5078500B2 (ja) * 2006-08-30 2012-11-21 三洋電機株式会社 素子搭載用基板、半導体モジュールおよび携帯機器
JP2009016623A (ja) 2007-07-05 2009-01-22 Olympus Corp 半導体パッケージ
US7745259B2 (en) * 2008-06-30 2010-06-29 Headway Technologies, Inc. Layered chip package and method of manufacturing same
JP5578962B2 (ja) * 2010-06-24 2014-08-27 新光電気工業株式会社 配線基板
JP5386567B2 (ja) 2011-11-15 2014-01-15 株式会社フジクラ 撮像素子チップの実装方法、内視鏡の組立方法、撮像モジュール及び内視鏡
JP6213937B2 (ja) * 2014-04-18 2017-10-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 受光デバイス
JP6329059B2 (ja) * 2014-11-07 2018-05-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
WO2016166809A1 (ja) * 2015-04-14 2016-10-20 オリンパス株式会社 撮像モジュール、および撮像モジュールの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07283364A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Seiko Instr Inc 電子装置及びその製造方法
JP2008118568A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Olympus Medical Systems Corp 撮像装置
JP2009295825A (ja) * 2008-06-06 2009-12-17 Panasonic Corp 固体撮像装置
JP2014075764A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Olympus Corp 撮像装置、該撮像装置を具備する内視鏡

Also Published As

Publication number Publication date
US10085627B2 (en) 2018-10-02
JP6384879B2 (ja) 2018-09-05
JPWO2016117123A1 (ja) 2017-11-02
US20170311786A1 (en) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9866738B2 (en) Manufacturing method of semiconductor apparatus, semiconductor apparatus, and endoscope
US10653306B2 (en) Electronic circuit unit, imaging unit, and endoscope
WO2015045616A1 (ja) 撮像ユニットおよび内視鏡装置
JP6625630B2 (ja) 撮像装置、内視鏡システムおよび撮像装置の製造方法
CN109068967B (zh) 电子电路单元、摄像单元、摄像模块以及内窥镜
US10334143B2 (en) Image pickup apparatus having wiring board with alternately arranged flying leads
JP2014110847A (ja) 撮像装置、内視鏡及び撮像装置の製造方法
JP2013123628A (ja) 内視鏡用撮像ユニット
JPWO2018092318A1 (ja) 内視鏡用撮像モジュール、および内視鏡
WO2018193531A1 (ja) 内視鏡、撮像モジュール、および撮像モジュールの製造方法
JP6384879B2 (ja) 撮像装置、および内視鏡
JP5711178B2 (ja) 撮像装置及びこの撮像装置を用いた内視鏡
WO2016208043A1 (ja) 電子回路基板、積層基板、および電子回路基板の製造方法
US10321814B2 (en) Image pickup apparatus and endoscope
US9044135B2 (en) Endoscope apparatus and electronic apparatus
JP7138520B2 (ja) 撮像ユニットおよび内視鏡
JP6209288B2 (ja) 撮像装置の小型化
WO2019077980A1 (ja) 固体撮像装置
JP7149489B2 (ja) 固体撮像装置
US20200195867A1 (en) Solid-state imaging device
JP6297240B1 (ja) 電子回路ユニット、撮像ユニットおよび内視鏡
WO2016207979A1 (ja) 半導体装置、および半導体装置の製造方法
US20180180869A1 (en) Optical module and endoscope
JP2022179301A (ja) 内視鏡撮像装置及び内視鏡
WO2017115441A1 (ja) 実装構造体、撮像装置および内視鏡

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15878815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016570458

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15878815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1