JPH06204442A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子をガラス基板にフェースダウン
にて実装し、小型薄型軽量化する。 【構成】 ガラス基板８上に外部に電気信号を出力する
電極端子群９と、外部に電気信号を出力する電極端子群
９上の周囲に絶縁性樹脂による突起枠１０と、ガラス基
板８の電極端子群９および前記絶縁性樹脂からなる突起
枠１０が形成された面に対して、導電性接着剤１１によ
り突起電極１２が接合された固体撮像素子３と、固体撮
像素子３とガラス基板８との隙間のうち、固体撮像素子
３の受光エリア３ａを除く範囲を封止した封止樹脂１３
とで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子を保護
し、かつ小型で薄型の固体撮像装置を実現するための固
体撮像装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に固体撮像装置の製造方法と
しては、ＣＣＤを代表とした固体撮像素子をセラミック
を絶縁基体としたパッケージ（以下セラミックパッケー
ジと称す）に搭載する方法が主流であった。

【０００３】以下、従来の固体撮像装置について図面を
参照しながら説明する。図７は従来の固体撮像装置を示
す断面図である。

【０００４】図７に示す従来の固体撮像装置は、外部に
電気信号を出力する端子群１を有したセラミックパッケ
ージ２の上面の凹部２ａに固体撮像素子３を受光部を上
にした状態で搭載され、セラミックパッケージ２の上面
の凹部２ａの内周辺の電極４と固体撮像素子３表面の周
辺に形成された電極とが、ワイヤーボンディング法でア
ルミニウム（Ａｌ）または金（Ａｕ）などの金属細線５
によって電気的に接続され、そして固体撮像素子３の保
護を目的として、封止用の石英ガラス６でセラミックパ
ッケージ２の上部開口部分を蓋状に封止された構成とな
っている。

【０００５】以上のように構成された従来の固体撮像装
置について以下、その動作について説明する。

【０００６】図７に示すように、被写体などを撮影した
場合の入射光７は、セラミックパッケージ２の上面に設
けられた封止用の石英ガラス６を通り、固体撮像素子３
に入射する。固体撮像素子３表面の受光エリアには、品
種によって異なるが、２０万〜４０万個のフォトダイオ
ードと呼ばれる受光部（図示せず）が形成されている。
また最近では、受光部自体が微細になっている関係上、
受光感度が低下しており、受光感度を上げるために受光
部上に樹脂によるマイクロレンズが形成されている。つ
まり入射光７は石英ガラス６を通り、固体撮像素子２の
受光エリア表面のマイクロレンズで集光されてから受光
部に入射し、電気信号に変換されて、画像データとして
処理される。

【０００７】次に従来の固体撮像装置の製造方法につい
て、図面を参照しながら説明する。図８〜図１０は従来
の固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。

【０００８】図８〜図１０に示す従来の固体撮像装置の
製造方法は、外部に電気信号を出力する端子群１を有し
たセラミックパッケージ２の上面の凹部２ａに、固体撮
像素子３を受光画を上にした状態で搭載する第１工程
と、セラミックパッケージ２の上面の凹部２ａの内周辺
の電極４と固体撮像素子３表面の周辺に形成された電極
とを、ワイヤーボンディング法にて金属細線５で電気的
に接続をする第２工程と、固体撮像素子３の保護を目的
として、封止用の石英ガラス６でセラミックパッケージ
２の上部開口部分を蓋状に封止する第３工程とで構成さ
れている。

【０００９】以上のように構成された従来の固体撮像装
置の製造方法について、以下その動作について説明す
る。

【００１０】まず、第１工程のダイスボンド工程につい
て、図８を参照して説明する。セラミックパッケージ２
の上面の凹部２ａに、固体撮像素子３をその受光部を上
にした状態でダイスボンダーと呼ばれる装置により搭載
する。固体撮像素子３とセラミックパッケージ２とは、
熱硬化性の銀ペーストなどの導電性接着剤を用いて固定
する。導電性接着剤の硬化は１５０℃程度の温度で加熱
して行う。

【００１１】次に、第２工程のワイヤーボンド工程につ
いて、図９を参照して説明する。ダイスボンド工程後
に、セラミックパッケージ２の上面の凹部２ａの内周辺
の電極４と固体撮像素子３表面の周辺に形成された電極
とを、ワイヤーボンダーにより、金（Ａｕ）またはアル
ミニウム（Ａｌ）の金属細線５で電気的に接続をする。
なお、セラミックパッケージ２の上面の凹部２ａの内周
辺の電極４と、セラミックパッケージ２の外部に電気信
号を出力する端子群１とは対応している。

【００１２】最後に、第３工程の封止工程について、図
１０を参照して説明する。ワイヤーボンド後に、固体撮
像素子３の外部からの保護を目的として、封止用の石英
ガラス６でセラミックパッケージ２の上部開口部分を蓋
状に封止し、固体撮像装置が実現する。石英ガラス６に
より蓋状に封止する場合には、封止後の固体撮像素子３
と石英ガラス６との空間を、高い信頼性を維持するため
に、真空に保つ必要があるので、真空状態で封止を行
う。封止には熱硬化性の接着剤を使用し、それにより石
英ガラス６とセラミックパッケージ２とを接着させる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の固
体撮像装置の構成では、固体撮像素子の電気的な接続方
法として、セラミックパッケージの電極と固体撮像素子
の電極とを金属細線で接続しているが、固体撮像素子の
周辺部にワイヤーを配線するための電極を形成する領域
が必要であり、固体撮像素子と封止用の石英ガラスとの
間に金属細線のループ形成に必要な間隙も設けなければ
ならない。このため、小型薄型軽量化が困難である。

【００１４】また、その製造において、これらを解決す
る方法として半導体素子の電極端子に突起を設けること
により、回路基板に直接フェースダウンで接合する、い
わゆるフリップチップ方法を応用して、固体撮像素子の
電極に突起を設け、ガラス基板に回路を形成し、固体撮
像素子をフェースダウンで接合するという方法が考えら
れる。しかしながら、フェースダウンで回路基板に接合
する場合には、素子と回路基板との隙間を樹脂で封止し
なければならないため、固体撮像素子のパッケージング
での必要条件であるガラス基板と固体撮像素子との間の
空間の確保が困難である。また、固体撮像素子とガラス
基板との間に樹脂を封入することなく、なんらかの方法
でもって素子をガラス基板に固定した場合においても、
固体撮像素子の受光エリア表面に設けられたマイクロレ
ンズの機能および耐湿信頼性を確保できない。

【００１５】本発明は、固体撮像素子をガラス基板にフ
ェースダウンにて実装し、さらに固体撮像素子とガラス
基板との間に空間を確保した状態にて、固体撮像素子表
面への水分の到達を防止する目的で、固体撮像素子周辺
部のみの封止を行い、小型薄型軽量化した固体撮像装置
ならびにその製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の固体撮像装置は、以下の構成を有する。す
なわち、ガラス基板上に外部に電気信号を出力する端子
電極群と、外部に電気信号を出力する端子電極群上の周
囲に絶縁性樹脂による突起枠と、ガラス基板の電極端子
群および絶縁性樹脂からなる突起枠が形成された面に対
して導電性接着剤で接合された固体撮像素子と、固体撮
像素子とガラス基板との隙間のうち固体撮像素子の受光
エリアを除く範囲を封止した封止樹脂とで構成されてい
る。

【００１７】また本発明の製造方法は、固体撮像素子の
周辺に形成された電極上に突起電極を形成する工程と、
形成した突起電極に対して導電性接着剤をつける工程
と、電極端子群が形成されたガラス基板上の電極端子群
の周囲に樹脂からなる突起枠を形成する工程と、ガラス
基板の電極端子群および樹脂からなる突起枠が形成され
た面に対して、導電性接着剤のついた突起電極を有した
固体撮像素子を、ガラス基板の電極端子と固体撮像素子
上の導電性接着剤のついた突起電極とを接合して実装す
る工程と、固体撮像素子とガラス基板との隙間のうち、
固体撮像素子の受光エリアを除く範囲を封止樹脂にて封
止する工程とを有する。

【００１８】

【作用】上述の構成により、従来セラミックパッケージ
に搭載して用いる必要のあった固体撮像素子を、ガラス
基板に直接フェースダウンにて装着が可能となり、固体
撮像装置の寸法および厚みを容易に縮小可能とすること
ができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２０】図１は本実施例の断面図である。本実施例
は、ガラス基板８上に外部に電気信号を出力する電極端
子群９と、外部に電気信号を出力する電極端子群９上の
周囲に絶縁性樹脂による突起枠１０と、ガラス基板８の
電極端子群９および絶縁性樹脂からなる突起枠１０が形
成された面に対して導電性接着剤１１により突起電極１
２が接合された固体撮像素子３と、固体撮像素子３とガ
ラス基板８との隙間のうち固体撮像素子３の受光エリア
３ａを除く範囲を封止した封止樹脂１３とで構成されて
いる。

【００２１】このように構成された本実施例の動作につ
いて説明する。図１に示すように、被写体などを撮影し
た場合の入射光７はガラス基板８を通り、固体撮像素子
３の受光エリア３ａに入射する。図示はしていないが、
従来例でも説明した通り、固体撮像素子３表面の受光エ
リア３ａには、品種によって異なるが、２０万〜４０万
個のフォトダイオードと呼ばれる受光部が形成されてい
る。また最近では、受光部自体が微細になっている関係
上、受光感度が低下しており、受光感度を上げるために
受光部上に樹脂によるマイクロレンズが形成されてい
る。

【００２２】つまり、入射光７はガラス基板８を通り、
固体撮像素子３表面のマイクロレンズで集光されてから
受光部に入射し、電気信号に変換されて、電極端子群９
により出力されて画像データとして処理される。

【００２３】固体撮像素子３とガラス基板８との隙間は
樹脂封止されていないため、固体撮像素子３の受光エリ
ア３ａ上に形成されたマイクロレンズは、その機能を失
うことなく、入射光７を受光部への集光することができ
る。

【００２４】次に本発明の一実施例にかかる固体撮像装
置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図２〜図６は本実施例を示す工程図である。

【００２５】本実施例の製造方法は、固体撮像素子３の
周辺に形成された電極上に突起電極１２を形成する第１
工程と、形成した突起電極１２に対して導電性接着剤１
１をつける第２工程と、電極端子群９が形成されたガラ
ス基板８上の電極端子群９の周囲に樹脂からなる突起枠
１０を形成する第３工程と、ガラス基板８の電極端子群
９および樹脂からなる突起枠１０が形成された面に対し
て、導電性接着剤１１のついた突起電極１２を有した固
体撮像素子３を、ガラス基板８の電極端子群９と固体撮
像素子３上の導電性接着剤１１のついた突起電極１２と
を接合して実装する第４工程と、固体撮像素子３とガラ
ス基板８との隙間のうち固体撮像素子３の受光エリア３
ａを除く範囲を封止樹脂１３にて封止する第５工程とを
有する。

【００２６】さらに具体的に説明すると、まず第１工程
においては、図２に示すように、Ａｕワイヤーボンディ
ング法を用いてＡｕボールを形成し、Ａｕボールを固体
撮像素子３の周辺に形成された電極上に接合し、Ａｕバ
ンプを形成して、高さ７０μｍ程度の突起電極１２を形
成する。

【００２７】次に第２工程において、図３に示すよう
に、第１工程で形成した突起電極１２に対して、転写法
にて導電性接着剤１１をつける。転写法は、導電性接着
剤１１を５０μｍ程度に薄く延ばした領域に対して、突
起電極１２を形成した固体撮像素子３を突起電極１２を
下にして接触させ、突起電極１２にのみ導電性接着剤１
１をつけることができる方法である。

【００２８】次に第３工程において、図４（ａ）の断面
図および図４（ｂ）の平面図に示すように、熱硬化性の
エポキシ系材料を主成分としたペーストを、印刷法にて
ガラス基板８の電極端子群９の周囲に突起枠１０を形成
する（図４（ｂ））。突起枠１０は突起電極１２の高さ
（７０μｍ）以下に枠形状に形成する。なお、ガラス基
板８の電極端子群９の形成は、ガラス基板８表面に周知
技術である蒸着法にて銅（Ｃｕ）などの金属層を形成す
ることにより可能である。

【００２９】次に第４工程において、図５に示すよう
に、ガラス基板８の電極端子群９および樹脂からなる突
起枠１０が形成された面に対して、導電性接着剤１１の
ついた突起電極１２を有した固体撮像素子３を、ガラス
基板８の電極端子群９と固体撮像素子３上の導電性接着
剤１１のついた突起電極１２とを接合して実装する。ガ
ラス基板８の電極端子群９と固体撮像素子３上の導電性
接着剤１１のついた突起電極１２とは、位置認識装置を
有した搭載装置を用いることにより、精度よく接合する
ことができる。そして、加熱装置にて加熱することによ
り、導電性接着剤１１を硬化させ、ガラス基板８上に形
成したエポキシ材料による突起枠１０を硬化させる。そ
の際、突起枠１０は、硬化すると同時に、ガラス基板８
および固体撮像素子３の周辺部に接着される。

【００３０】最後に第５工程において、図６に示すよう
に、第４工程で固体撮像素子３とガラス基板８とを接合
した後、固体撮像素子３とガラス基板８との隙間のう
ち、固体撮像素子３の受光エリア３ａを除く外周範囲
を、封止樹脂１３で封止する。具体的には、導電性接着
剤１１で接合された突起電極１２の周囲に、水分の透過
が少ないエポキシ系樹脂を浸透させた後、加熱すること
によってそれを硬化させる。ここで、突起枠１０が形成
されているため、封止樹脂１３が固体撮像素子３の受光
エリア３ａへ浸透することはない。そのため、固体撮像
素子３とガラス基板８との隙間が樹脂封止されることが
なく、固体撮像素子３の受光エリア３ａ上に形成されて
いるマイクロレンズはその機能を失なうようなことはな
い。なお、封止樹脂１３としては、汎用の封止樹脂であ
るエポキシ系の樹脂でもよく、熱膨張率の低い樹脂であ
ればよい。

【００３１】本実施例にかかる固体撮像装置の製造方法
によって、ガラス基板８に固体撮像素子３をフェースダ
ウン実装を行うことにより、ガラス基板の厚さ０.５ｍ
ｍ、突起電極１２の高さ０.１ｍｍ、固体撮像素子３の
厚さ０.６ｍｍとした場合に、固体撮像装置の総厚みを
１.５ｍｍ以下にすることが可能となり、従来にない小
型薄型軽量化した固体撮像装置を提供できる。

【００３２】また、突起電極１２の高さばらつきは±５
μｍ以内であり、固体撮像素子３のガラス基板８への搭
載位置精度は±２０μｍ以内であり、さらに、ガラス基
板８の電極端子群９とガラス基板８外辺の位置精度は±
５μｍ以内であるため、光学装置たとえばカメラの鏡体
部に固体撮像素子が搭載されたガラス基板の外辺を基準
に装着すれば、従来行なっていたように固体撮像素子パ
ッケージの装着後、位置補正等を行う必要がなくなる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、ガラス基板に突起電極
を形成した固体撮像素子をフェースダウン実装して、従
来にない小型薄型軽量化した優れた固体撮像装置を提供
でき、今後ますます小型軽量化する傾向にあるハンディ
ビデオカメラ等への応用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる固体撮像装置を示す
断面図

【図２】本発明の一実施例にかかる固体撮像装置の製造
方法の第１工程を示す断面図

【図３】本発明の一実施例にかかる固体撮像装置の製造
方法の第２工程を示す断面図

【図４】本発明の一実施例にかかる固体撮像装置の製造
方法の第３工程を示す図

【図５】本発明の一実施例にかかる固体撮像装置の製造
方法の第４工程を示す断面図

【図６】本発明の一実施例にかかる固体撮像装置の製造
方法の第５工程を示す断面図

【図７】従来の固体撮像装置を示す断面図

【図８】従来の固体撮像装置の製造方法の第１工程を示
す断面図

【図９】従来の固体撮像装置の製造方法の第２工程を示
す断面図

【図１０】従来の固体撮像装置の製造方法の第３工程を
示す断面図

【符号の説明】 １ 端子群 ２ セラミックパッケージ ２ａ セラミックパッケージ凹部 ３ 固体撮像素子 ３ａ 受光エリア ４ 電極 ５ 金属細線 ６ 石英ガラス ７ 入射光 ８ ガラス基板 ９ 電極端子群 １０ 突起枠 １１ 導電性接着剤 １２ 突起電極 １３ 封止樹脂

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板上に外部に電気信号を出力する
   端子電極群と、前記外部に電気信号を出力する端子電極
   群上の周囲に絶縁性樹脂による突起枠と、前記ガラス基
   板の電極端子群および前記絶縁性樹脂からなる突起枠が
   形成された面に対して導電性接着剤により接合された固
   体撮像素子と、前記固体撮像素子と前記ガラス基板との
   隙間のうち前記固体撮像素子の受光エリアを除く範囲を
   封止した封止樹脂とで構成したことを特徴とする固体撮
   像装置。
2. 【請求項２】固体撮像素子の周辺に形成された電極上に
   突起電極を形成する工程と、前記形成した突起電極に対
   して導電性接着剤をつける工程と、電極端子群が形成さ
   れたガラス基板上の前記電極端子群の周囲に樹脂からな
   る突起枠を形成する工程と、前記ガラス基板の電極端子
   群および前記樹脂からなる突起枠が形成された面に対し
   て前記導電性接着剤のついた突起電極を有した固体撮像
   素子を、前記ガラス基板の電極端子と前記固体撮像素子
   上の導電性接着剤のついた突起電極とを接合して、実装
   する工程と、前記固体撮像素子と前記ガラス基板との隙
   間のうち、前記固体撮像素子の受光エリアを除く範囲を
   封止樹脂にて封止する工程とを有することを特徴とする
   固体撮像装置の製造方法。
3. 【請求項３】電極端子群が形成されたガラス基板上の前
   記電極端子群上の周囲に樹脂からなる突起枠を形成する
   工程において、前記突起枠の高さが前記固体撮像素子上
   に形成された突起電極の高さ以下の厚みで樹脂により形
   成する工程であることを特徴とする請求項２記載の固体
   撮像装置の製造方法。