JPH0777261B2 - 固体撮像装置及びその組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は複数個の固体撮像素子チップが配列され且つ
画像入力機器等に用いられる固体撮像装置に関する。ま
た、この発明は固体撮像装置の組立方法にも関する。

〔従来の技術〕

従来、複数個の固体撮像素子チップを同一平面上に並べ
て配列し固体撮像装置を構成した例として、例えば第19
A図に示すような構造のものがある。この固体撮像装置
は例えばCCD（Charge Coupled Device）リニアイメージ
センサと呼ばれる長方形の固体撮像素子チップ（10）を
複数個同一直線上に並べて構成したインライン配列型固
体撮像装置であり、第19B図はその断面図である。これ
ら第19A図及び第19B図において、複数の固体撮像素子チ
ップ（10）がダイボンド樹脂（図示せず）によりパッケ
ージ基板（20）上に搭載されている。パッケージ基板
（20）上には配線（23）が形成され、この配線（23）に
接続された外部リード（24）がパッケージ基板（20）外
縁に固定されている。また、パッケージ基板（20）上に
は固体撮像素子チップ（10）搭載部の空間を密閉するた
め接着剤樹脂（26）を介してガラス蓋（21）が取り付け
られている。

第19C図に示すように、各固定撮像素子チップ（10）上
にはボンディングパッド（12）が形成され、このボンデ
ィングパッド（12）と配線（23）に接続された端子（2
2）とがそれぞれワイヤ（13）により電気的に接続され
ている。また、固定撮像素子チップ（10）の上面には、
受光部であるフォトダイオード等の画素（11）が形成さ
れており、これら画素（11）が複数個連なって画素列
（１）を構成している。

このような構成の固体撮像装置は主としてファクシミリ
やコピー機などにおける原稿読取用画像入力装置として
使用され、例えばA3版サイズの原稿を読取るためには、
少なくとも幅290mm以上の長さの有効読取長を有する固
体撮像装置を構成する必要があった。ところが、シリコ
ン半導体技術などを利用したCCDリニアイメージセンサ
などの固体撮像素子チップ（10）の最大長さはこのイメ
ージセンサを形成する際に用いるシリコン基板の径によ
り制限され、例えば６インチサイズのシリコン基板を用
いたとしても、チップ取り数量をある程度大きくするた
めにセンサ長さは実際には100mm程度のものとなる。従
って、上述の有効読取長を得るために第19C図に示すよ
うに複数の固体撮像素子チップ（10）を配列してこれら
の画素列（１）を一直線上に配置していた。

次に、このような複数の固体撮像素子チップ（10）から
成る固体撮像装置を製造する方法を第20図に示すフロー
チャートを用いて説明する。

まず、シリコン半導体プロセス技術を用いてシリコン基
板上に形成された複数個の固体撮像素子チップ（10）
は、ステップS1でそれぞれ電気的に特性や動作性能が測
定され、チエックされる（ウエハテスト）。このウエハ
テストにより良品チップと不良品チップが選別される。

続いて、ステップS2でこのシリコン基板をダイシング
し、個別のチップに分割する。分割された固体撮像素子
チップ（10）のうちステップS1のウエハテストで良品と
認められたものだけを所要数例えば５チップを取り出
し、ステップS3において第19A図に示したパッケージ基
板（20）上に順次位置決めしダイボンド樹脂を介して接
着、固定する。次に、ステップS4で各チップ（10）のボ
ンディングパッド（12）とパッケージ基板（20）上の端
子（22）とをワイヤ（13）により接続する。

その後、ステップS5で接着剤樹脂（26）を用いてガラス
蓋（21）をパッケージ基板（20）上に接着，固定し固体
撮像素子チップ（10）を保護する。

以上の工程により、固体撮像素子チップ（10）を５チッ
プ一列に並べて構成した固体撮像装置が組立てられる
が、この組立工程中における各チップ（10）での不良発
生をチエックするため、組立工程完了後にステップS6で
各チップ（10）の特性の測定や評価を再度行う（ファイ
ナルテスト）。このファイナルテストは第20図のステッ
プS7のようにステップS5のガラス蓋接着工程の直前に行
われることもある。

以上、固体撮像素子チップ（10）を複数個一直線上に並
べたインライン配列型の固体撮像装置について述べた
が、この他、第21A〜21C図に示すような千鳥配列型の固
体撮像装置がある。この固体撮像装置では、複数の固体
撮像素子チップ（10）を多少オーバーラップさせて互い
違いにパッケージ基板（20）上に配列している。従っ
て、隣接するチップ（10）間のつなぎ合せ部分に走査方
向の空隙が発生せず、画像データを取りもらすことがな
いという特徴がある。但し、オーバーラップしているた
めに走査方向の時間的、空間的補正回路を必要とする。

このような従来の千鳥配列型の固体撮像装置において
も、その基本構造はインライン配列型のものとほとんど
変わらず、組立方法についても第20図に示したフローと
基本的には同一であつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明したような固体撮像装置に用いられる複数個の
固体撮像素子チップ（10）は、それぞれステップS1のウ
エハテスト時に既に良品／不良品が判定されており、良
品のみが集められて固体撮像装置として組立てられる
が、実際にはウエハテスト後のダイシング工程、ダイボ
ンド工程、ワイヤボンド工程あるいはこれらの工程中に
おけるハンドリング時などに、新たに異物付着やチップ
損傷による欠陥や電気的特性不良を発生することがあっ
た。そこで、従来の固体撮像装置は、第20図のステップ
S5におけるガラス蓋接着工程後にステップS6で、あるい
はステップS4のワイヤボンド工程後にステップS7で再度
テスト（ファイナルテスト）され、最終的な良品／不良
品の判定がなされていた。

このため、例えば５チップ構成の固体撮像装置におい
て、ファイナルテスト時にそのうちの１チップのみに不
良が発見された場合、そのままではこれら複数の固体撮
像素子チップ（10）の組み合わせにより構成される固体
撮像装置も不良品となり、不良チップ以外の４個の良品
チップも実質的に不良品扱いとなってしまう。従って、
製造歩留りを大きく低下させるばかりか、みすみす他の
良品固体撮像素子チップ（10）をも無駄にしてしまうと
いう問題点があった。

この問題を解決するため、ファイナルテスト時に発見さ
れた不良チップを別の良品チップに置き換えるという方
法（チップリプレイス）が考えられる。しかし、通常隣
接するチップ（10）との間隙を極力減らすために互いに
極度に接近してチップ（10）が配置されるので、複数個
配列されたチップ（10）の中から不良品チップだけをワ
イヤ（13）による接続を切断して他の良品チップに損傷
を与えることなく、ダイボンド樹脂の接着力に抗して取
り外すことが困難であった。仮に不良品チップをうまく
取り外せたとしてもパッケージ基板（20）上に残存した
ダイボンド樹脂を他の良品チップにゴミなどの異物付着
を起こさせることなく取り除くことが難しく、なおかつ
他のチップに悪影響を及ぼさずにこの限られたスペース
内に新たに良品チップを挿入しダイボンドすることが非
常に困難であった。さらに、ワイヤボンド工程を要する
など工程的に非常に繁雑であるばかりか、これら一連の
工程を他の良品チップに損傷や異物付着などの欠陥発生
あるいは電気的特性の不良を誘発することなく完了させ
ることはほとんど不可能に近い困難さを伴っていた。

この問題はインライン配列型の固体撮像装置のみならず
千鳥配列型の固体撮像装置でも同様であった。

また、不良品チップと良品チップの置き換えばかりでな
く、例えば個々の固体撮像素子チップの感度、暗電流
値、飽和信号量、分光感度特性等の電気的特性がチップ
間で適性範囲内に揃っておらずバラツキがあった場合
に、特定のチップを所望の特性を持つ別のチップに置き
換えるという必要性が生じた際にもチップリプレイスの
要求が発生するが、実際には困難であった。

また、ハンドリング性を向上させると共に、ウエハから
分割した固体撮像素子チップをパッケージ基板に固着す
る前にチップテストを可能とするために、本出願人は特
開昭62-279671号広報において、各固体撮像素子チップ
をその長辺がチップの長辺より短く且つ短辺がチップの
短辺より長い基台上に搭載してサブキットを形成し、こ
のサブキットを複数個パッケージ基板上に配列した固体
撮像装置を開示した。この固体撮像装置では、組立後の
チップリプレイスが可能となるが、チップの方が基台よ
り長いのでサブキットの位置合わせ時に隣接するチップ
の端面同士が接触してチップを損傷する恐れも考えられ
る。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、組立後の固体撮像素子チップを損傷すること
なく容易に置き換えることのできる固体撮像装置を提供
することを目的とする。

また、この発明は、良品の固体撮像素子チップの有効使
用を可能とし且つ製造歩留りを大幅に向上させることの
できる固体撮像装置の組立方法を提供することをも目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る固体撮像装置は、それぞれ画素列と複数
のボンディングパッドを有する複数の固体撮像素子チッ
プと、それぞれ対応する固体撮像素子チップの長さ以上
の長さを有してその固体撮像素子チップをはみ出さない
ように搭載すると共に搭載される固体撮像素子チップの
ボンディングパッドに電気的に接続される複数の端子を
有する複数のチップキャリアと、これら複数のチップキ
ャリアを搭載するパッケージ基板と、パッケージ基板に
設けられると共に複数のチップキャリアの端子に電気的
に接続される複数の外部リードとを備えたものである。

また、この発明に係る固体撮像装置の組立方法は、それ
ぞれ画素列と複数のボンディングパッドとを有する複数
の固体撮像素子チップを各固体撮像素子チップの長さ以
上の長さ及び複数の端子を有する複数のチップキャリア
上にはみ出さないように搭載し、各チップキャリアの複
数の端子とこのチップキャリアに搭載された固体撮像素
子チップの複数のボンディングパッドとを電気的に接続
することにより複数の撮像ユニットを形成し、これら複
数の撮像ユニットを複数の外部リードが設けられたパッ
ケージ基板上に配列固定し、複数の撮像ユニットの端子
と外部リードとを電気的に接続し、各撮像ユニットの固
体撮像素子チップのテストを行い、このテストにより不
良の固体撮像素子チップが発見された場合には、その固
体撮像素子チップを含む撮像ユニットをパッケージ基板
から除去してその代わりに新たな撮像ユニットをパッケ
ージ基板上に固定する方法である。

〔作用〕

この発明に係る固体撮像装置では、複数の固体撮像素子
チップがそれぞれこれらのチップの長さ以上の長さを有
する複数のチップキャリア上にはみ出さないように搭載
され、これらチップキャリアを用いてパッケージ基板上
に配列固定される。

また、この発明の固体撮像装置の組立方法においては、
複数の撮像ユニットをパッケージ基板上に配列固定した
後、各固体撮像素子チップのテストを実施し、不良の固
体撮像素子チップを撮像ユニットごとリプレイスする。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について添付図面を参照して説
明する。

第1A図はこの発明の第１実施例に係る固体撮像装置を示
す斜視図である。この固体撮像装置は、固体撮像素子チ
ップとして例えば65mm長のCCDリニアイメージセンサを
５チップ直列に配置して、A3版サイズの読取り幅を持つ
インライン配列型の固体撮像装置であり、第1B図はその
断面図である。これら第1A図及び第1B図において、複数
の固体撮像素子チップ（10）がそれぞれセラミック等か
らなるチップキャリア（31）上にダイボンド樹脂（図示
せず）を介して搭載されており、これにより複数の撮像
ユニット（30）が形成されている。さらに、各撮像ユニ
ット（30）のチップキャリア（31）が接着剤（図示せ
ず）を介してパッケージ基板（20）上に搭載されてい
る。パッケージ基板（20）上には配線（23）が形成さ
れ、この配線（23）に接続された外部リード（24）がパ
ッケージ基板（20）外縁に固定されている。また、パッ
ケージ基板（20）上には固体撮像素子チップ（10）搭載
部の空間を密閉するため接着剤樹脂（26）を介してガラ
ス蓋（21）が取り付けられている。

第1C図に示すように、各固体撮像素子チップ（10）上に
複数のボンディングパッド（12）が形成される一方、チ
ップキャリア（31）には複数の端子（32）が形成されて
おり、これらボンディングパッド（12）と端子（32）と
がそれぞれワイヤ（13）により電気的に接続されてい
る。また、パッケージ基板（20）上では各配線（23）に
それぞれ端子（22）が接続されており、これらの端子
（22）とチップキャリア（31）上の端子（32）とがワイ
ヤ（25）により電気的に接続されている。さらに、固体
撮像素子チップ（10）の上面には、受光部であるフォト
ダイオード等の画素（11）が形成されており、これら画
素（11）が複数個連なって画素列（１）を構成してい
る。

このような構成の固体撮像装置は、固体撮像素子チップ
（10）をチップキャリア（31）を介してパッケージ基板
（20）上に載せることを最大の特徴とするが、第2A〜2F
図の工程図を参照してこの実施例の固体撮像装置の組立
方法を説明する。

予め、チップ状態に分割されている固体撮像素子チップ
（10）の長さがXmmであるとすると、チップキャリア（3
1）の長辺の長さが（Ｘ＋α）mmとなるように固体撮像
素子チップ（10）及びチップキャリア（31）の長さを調
整しておく。ここでαはオーバーサイズ量であり、α≧
0mmである。このような固体撮像素子チップ（10）の裏
面にダイボンド樹脂（図示せず）を塗り、第2A図に示す
ように、チップキャリア（31）上から固体撮像素子チッ
プ（10）がはみ出さないように位置決めしてこの上にダ
イボンドする。尚、チップキャリア（31）の表面上に
は、第3A図に示すように、固体撮像素子チップ（10）が
搭載される領域（36）の周辺に複数の端子（32）が形成
されている。

キュア処理によりダイボンド樹脂を硬化させた後には、
固体撮像素子チップ（10）とチップキャリア（31）は一
体となっており、これ以降の工程中では固体撮像素子チ
ップ（10）を直接ハンドリングする必要はなく、チップ
キャリア（31）をハンドリング対象とすれば良い。従っ
て、ダイボンド工程以降の固体撮像装置の製作工程中で
使用される諸装置あるいは治工具類により、固体撮像素
子チップ（10）に直接触れることがないため、ハンドリ
ング中に硬脆材料である固体撮像素子チップ（10）の角
部が欠けるチッピング等の不良発生およびハンドリング
治工具類からのゴミ、異物による汚染等を未然に防止で
きる。

次いで、第2B図に示すように、固体撮像素子チップ（1
0）上のボンディングパッド（12）とチップキャリア（3
1）上の端子（32）とをそれぞれ金あるいは銅、アルミ
ニウム等のワイヤ（13）によりワイヤボンドする。これ
により、電気的配線が固体撮像素子チップ（10）上から
チップキャリア（31）上に引き出され、撮像ユニット
（30）が形成される。この撮像ユニット（30）の斜視図
を第3B図に示す。

次に、第2C〜2D図に示すように、撮像ユニット（30）を
パッケージ基板（20）上に順次１ユニットずつ画素列
（１）が一直線上に並ぶようにインライン配列型に位置
決めしてこれらを接着剤（図示せず）により固定してい
く。この際、各ユニット（30）においてチップキャリア
（31）の方が固体撮像素子チップ（10）よりオーバーサ
イズαmm分だけ長いので、隣接する撮像ユニット（30）
の固体撮像素子チップ（10）同志が直接接触することは
ない。従って、固体撮像素子チップ（10）端部でのチッ
ピング等のダメージ発生が防止される。このため、隣接
する撮像ユニット（30）の間隔を小さくするために撮像
ユニット（30）のチップキャリア（31）同志を直接押し
あててパッケージ基板（20）上に配置固定していくこと
ができ、作業性が向上する。

続いて、第2E図に示すように、チップキャリア（31）上
の端子（32）とパッケージ基板（20）上の端子（22）と
の間をそれぞれ金、銅、あるいはアルミニウムなどのワ
イヤ（25）によりワイヤボンドする。これにより、固体
撮像素子チップ（10）上のボンディングパッド（12）か
らパッケージ基板（20）の外部リード（24）までが電気
的に接続される。このときの撮像ユニット（30）の配列
の様子を第４図の平面図に示す。

最後に、第2F図に示すように、窒素等の不活性ガス雰囲
気中でガラス蓋（21）を接着剤（図示せず）によりパッ
ケージ基板（20）上に固定し、固体撮像素子チップ（1
0）の搭載雰囲気を密閉する。

以上の方法により、第1A図に示した固体撮像装置が基本
的に完成するが、でき上がった固体撮像装置の品質、性
能を確実にするためには、上記の一連の工程中にファイ
ナルテスト工程を挿入するのが有効な方法である。

第５図はファイナルテスト工程を挿入した固体撮像装置
の組立方法を示すフローチャート図である。その基本的
な流れは第2A〜2F図に示した一連の工程に対応している
が、以下第５図を用いて組立方法を説明する。

まず、シリコン基板上に形成された複数個の固体撮像素
子チップ（10）は、ステップS11で電気的に特性や動作
性能が測定される（ウエハテスト）。このウエハテスト
により、良品チップと不良品チップとを選別するための
データが取られる。続いて、ステップS12でダイサ（図
示せず）によりシリコン基板がダイシングされ、個々の
チップに分割される。分割された固体撮像素子チップ
（10）のうち、先のウエハテストデータにより良品を選
別し、ステップS13でこれをチップキャリア（31）上に
ダイボンド樹脂により接着固定する。次いで、ステップ
S14で、固体撮像素子チップ（10）のボンディングパッ
ド（12）とチップキャリア（31）上の端子（32）とをワ
イヤボンドし、固体撮像素子チップ（10）とチップキャ
リア（31）とからなる撮像ユニット（30）を形成する。
次に、ステップS15で、この撮像ユニット（30）を固体
撮像装置として必要個数である５個をインライン配列型
にパッケージ基板（20）上に端から順次接着剤を会して
配列する。ここで、接着剤としては例えば熱硬化タイプ
のものを用い、この段階では比較的低温で半硬化させ
る。続いて、ステップS16で、チップキャリア（31）上
の端子（32）とパッケージ基板（20）上の端子（22）と
の間をワイヤボンドして結線する。

この段階で固体撮像装置としての電気的動作テストすな
わちファイナルテストが可能となる。

そこでステップS17としてファイナルテストを実施し、
５個の撮像ユニット（30）全てを実装した状態で固体撮
像素子チップ（10）の欠陥、電気的特性等についてテス
トする。その結果、ステップS18でいずれかの撮像ユニ
ット（30）の固体撮像素子チップ（10）あるいはそれら
のいくつかに何らかの不良が発見された場合には、さら
にステップS19で、不良の固体撮像素子チップ（10）を
含む撮像ユニット（30）あるいは５つすべての撮像ユニ
ット（30）のワイヤ（25）を除去し、半硬化状態にある
接着剤部分でパッケージ基板（20）上から特定の撮像ユ
ニット（30）あるいはすべての撮像ユニット（30）を取
り外す。撮像ユニット（30）を取り外した後のパッケー
ジ基板（20）上並びに再度使用する良品の撮像ユニット
（30）のチップキャリア（31）下面には接着剤が残存し
ている場合が多いが、その時にはスクレーパー（図示せ
ず）により機械的に除去するか、または有機溶剤により
洗浄する。あるいはこれらを併用してもよい。この残存
接着剤の除去作業中においても、固体撮像素子チップ
（10）は撮像ユニット（30）としてチップキャリア（3
1）に保護された状態で取り扱われるため、損傷などの
不良を発生することはない。

その後、不良チップの載った撮像ユニット（30）の代わ
りに新たに置き換えられる良品チップの載った撮像ユニ
ット（30）と、再度使用する良品の撮像ユニット（30）
とを上記のステップS15及びS16と同様にしてパッケージ
基板（20）上に順次位置合せして固定し、続いてワイヤ
ボンドする（チップリプレイス）。

尚、ステップS17のファイナルテストにより、最終的に
固体撮像装置として合格の判定がなされた場合には、各
撮像ユニット（30）をパッケージ基板（20）に固定して
いた接着剤を本硬化させた後、ステップS20で窒素等の
不活性ガス雰囲気中においてガラス蓋（21）をパッケー
ジ基板（20）上に接着する。これにより、インライン配
列型の固体撮像装置が完成する。

以上のように、本発明の組立方法においては、固体撮像
装置の組立後においても固体撮像素子チップ（10）のリ
プレイスが欠陥、不良等を誘発することなく簡単に行え
る。

尚、第５図で説明した固体撮像装置の組立方法では、撮
像ユニット（30）をパッケージ基板（20）上に配置しワ
イヤボンドした後ファイナルテストを実施して不良チッ
プの有無を検査したが、撮像ユニット（30）を形成した
後は固体撮像素子チップ（10）のハンドリングが容易と
なるため、撮像ユニット（30）をパッケージ基板（20）
上に配置する前でも、チップキャリア（31）上の端子
（32）にテスト用の探針（プローブ）を容易に接触させ
ることができる。

そこで、第６図に示すように、ステップS14で撮像ユニ
ット（30）を形成した後、直ちにステップS21としてチ
ップキャリア（31）上の端子（32）にテストプローブを
接触させ、固体撮像素子チップ（10）の電気的特性、欠
陥などを測定、テスト（ユニットテスト）することもで
きる。この段階で各撮像ユニット（30）の良／不良を判
定し、その後ステップS15で良品ユニットのみを集めて
パッケージ基板（20）上に配置する。この後の工程は第
５図の組立方法と同様であるが、ステップS21のユニッ
トテストの段階で不良撮像ユニット（30）のふるい落と
しができるため、パッケージ基板（20）上に撮像ユニッ
ト（30）を配置した後のチップリプレイスを実施する確
率を減らすことができ、実質的に生産性が向上する。

また、上記の実施例においては、チップキャリア（31）
上のチップ載置領域（36）上にダイボンド樹脂を介して
直接固体撮像素子チップ（10）を固定したが、固体撮像
素子チップ（10）の基板電位を固定するなどの目的のた
めに、チップ載置領域（36）上の全面あるいは部分的に
電極を形成し、この電極から配線を引出していずれかの
端子（32）に接続するようにしてもよい。

また、チップキャリア（31）を熱硬化型接着剤でパッケ
ージ基板（20）上に固定する例を示したが、その他の材
料、あるいは手段によって固定してもよいことは言うま
でもない。

上記の実施例においては、チップキャリア（31）上で且
つチップ搭載領域（36）の片側に端子（32）を形成した
が、端子（32）は必要に応じてチップ搭載領域（36）の
両側に形成してもよい。

同様に、ガラス蓋（21）の固定にも接着剤を用いた例を
示したが、接着剤以外の材料、手段であってもよいこと
は言うまでもない。さらに、ガラス蓋（21）並びにパッ
ケージ基板（20）の形状は上記実施例に例示された形状
に限られるものではない。

また、上記実施例においては、チップキャリア（31）上
の端子（32）とパッケージ基板（20）上の端子（22）と
の接続にワイヤ（25）を、固体撮像素子チップ（10）上
のボンディングパッド（12）と端子（32）との接続にワ
イヤ（13）をそれぞれ用いた例を示したが、いずれの場
合においても、電気的導通路を形成すればよいので、そ
の手段はワイヤに限られるものではなく、リードをハン
ダにより接続するなどの他の方法であってもよい。

次に、この発明の第２実施例に係る固体撮像装置につい
て第7A、7B及び８図を用いて説明する。

この実施例におけるチップキャリア（31a）は、第7A図
のように、４つのコーナー部（四隅）のうち同じ側にあ
る２つの隅が切欠かれた構造となっている。この切欠部
（37）に接するようにして、その上面にチップ載置領域
（36）が形成されている。さらに、チップキャリア（31
a）の上面にはチップ載置領域（36）の周辺部に、載置
される固体撮像素子チップ（10）上のボンディングパッ
ド（12）に対応する複数の端子（32）が形成されてい
る。これらの端子（32）は配線（33）により端子（34）
に接続されている。

第7B図に示すように、チップキャリア（31a）上のチッ
プ載置領域（36）上にダイボンド樹脂（図示せず）を介
して固体撮像素子チップ（10）を固定し、ボンディング
パッド（12）と端子（32）との間をワイヤ（13）により
結線することにより撮像ユニット（30a）が形成され
る。このとき、固体撮像素子チップ（10）は画素列
（１）がチップキャリア（31a）の切欠部（37）に近接
するようにダイボンドされる。撮像ユニット（30a）の
形成後はチップキャリア（31a）の側部等をつかんでハ
ンドリングすることができ、固体撮像素子チップ（10）
を直接ハンドリングする必要が無くなり、欠陥発生を防
止できる。

第８図に示すように、例えば５個の撮像ユニット（30
a）を、各切欠部（37）が交互に重なるように配置す
る。すると、隣接する固体撮像素子チップ（10）上の画
素列（１）は互いに近接して位置することとなり、千鳥
配列型の固体撮像装置が得られる。尚、チップキャリア
（31a）の端子（34）はパッケージ基板（20）上の端子
（22）にワイヤ（25）により接続され、ボンディングパ
ッド（12）から外部リード（24）までが電気的に接続さ
れる。また、外部リード（24）は５個の撮像ユニット
（30a）の向きに対応してパッケージ基板（20）の両側
縁部にそれぞれ設けられている。第８図はガラス蓋が取
付けられる前の状態を示している。

尚、上記の第２実施例においては、千鳥配列に対応させ
るために、チップキャリア（31a）の四隅のうち二隅に
切欠部（37）を設けた例を示したが、三隅あるいは四隅
すべてに切欠部（37）を設けてもよい。また、切欠部
（37）は少なくとも隣接するチップキャリア（31a）の
接合部に設けてあればよいので、パッケージ基板（20）
上に配置される複数の撮像ユニット（30a）のうち、先
端あるいは後端に位置する撮像ユニット（30a）では一
隅だけに切欠部（37）を持つチップキャリア（31a）を
用いることができる。さらに、切欠部（37）の長さは例
えば第7A図に示した実施例における長さに限られるもの
ではなく、隣接するチップキャリア（31a）との重ね合
せが確保できる大きさであればよい。

また、各チップキャリア（31a）を、その短辺側で隣り
合うチップキャリア（31a）とつき合わせて配置するこ
とにより、画素列（１）が一直線上に並ぶインライン配
列型の固体撮像装置としても用いることができる。

ところで、固体撮像装置の組立工程中での種々のチップ
ハンドリング過程を考慮すると、チップキャリア（3
1）、（31a）が横倒しあるいは転倒した状態となつても
そこに搭載されている固体撮像素子チップ（10）に何ら
ダメージが及ばない事が望ましい。

第9A図はこのような要求に対応する第３実施例の固体撮
像装置に用いられたチップキャリア（31b）の斜視図で
ある。チップキャリア（31b）の上部には、搭載される
固体撮像素子チップ（10）の短辺より大きな幅を有する
溝状凹部（38）が形成されており、この溝状凹部（38）
底部にチップ載置領域（36）が形成されている。溝状凹
部（38）の両側部に位置する凸部（35）は物理的外力か
ら固体撮像素子チップ（10）を保護するとともに、その
凸部（35）の上面には固体撮像素子チップ（10）上のボ
ンディングパッド（12）に接続される複数の端子（32）
が形成されている。このチップキャリア（31b）のチッ
プ載置領域（36）に第9B図のように固体撮像素子チップ
（10）を搭載し、固体撮像素子チップ（10）のボンディ
ングパッド（12）とチップキャリア（31b）の端子（3
2）とをワイヤ（13）により接続することにより撮像ユ
ニット（30b）が形成される。

チップキャリア（31b）のチップ保護用の凸部（35）は
固体撮像素子チップ（10）のつき合わせ部分となる端部
側すなわち短辺側には設けられず短辺側端部において溝
状凹部（38）は開放された構造となつている。また、溝
状凹部（38）の両側部に凸部（35）を配置したことによ
りチップキャリア（31b）の側部の厚みが増し、組立時
の機械的な保持領域を増すことができハンドリング性の
向上効果も得られる。溝状凹部（38）の深さは固体撮像
素子チップ（10）の高さ（厚さ）より大きくすることに
より、転倒時のチップ破損、異物付着防止効果を高める
ことができる。さらに、チップキャリア（31b）の長辺
方向の長さは搭載する固体撮像素子チップ（10）の長さ
と同一あるいはそれ以上とすることにより、固体撮像素
子チップ（10）の短辺側端部の損傷が防止される。

以上のような撮像ユニット（30b）は、第1A図に示した
ように例えばその５ユニットをそれぞれ短辺側でつき合
わせて配置することによりインライン配列型の固体撮像
装置を構成することができる。ここで明らかなように、
隣接する撮像ユニット（30b）の固体撮像素子チップ（1
0）上の画素（11）間のギャップを小さくするために、
チップキャリア（31b）と固体撮像素子チップ（10）の
長さができるだけ近い方が望ましい。

また、この第３実施例においては、チップキャリア（31
b）に形成される溝状凹部（38）の形状として断面形
状、平面形状とも矩形のものを示したが、これらの形状
は矩形に限られるものではなく、丸形、台形、凹凸を有
する形状、うねりを有する形状など、どのような形状で
あってもよい。

また、溝状凹部（38）の両側部の凸部（35）の形状も特
に矩形に限定されるものではなく、溝状凹部（38）の底
部から凸部（35）上面までの高さが一様である必要はな
く、段付きであったり、傾斜したりしていてもよく、さ
らには固体撮像素子チップ（10）をはさんで対向する凸
部（35）の高さは異なっていてもよい。

第10A図はこの発明の第４実施例の固体撮像装置に用い
られたチップキャリア（31c）の斜視図である。このチ
ップキャリア（31c）は、第9A図に示した第３実施例に
おけるチップキャリア（31b）と同様に、固体撮像素子
チップ（10）を搭載する溝状凹部（38）が上部に形成さ
れており、この溝状凹部（38）の短辺側端部は開放され
ている。また、溝状凹部（38）両側部の凸部（35）をチ
ップキャリア（31c）の４隅のうち２つの隅において切
り欠いた構造となっている。第10B図に示すように、溝
状凹部（38）内のチップ載置領域（36）に固体撮像素子
チップ（10）を搭載し、固体撮像素子チップ（10）のボ
ンディングパッド（12）とチップキャリア（31c）の端
子（32）とをワイヤ（13）で接続することにより撮像ユ
ニット（30c）が形成される。

第８図の第２実施例と同様に、チップキャリア（31c）
の切欠部（37）を交互に重ね合わせて複数の撮像ユニッ
ト（30c）を千鳥配列することができる。また、これに
より隣接する固体撮像素子チップ（10）の画素列（１）
間のギャップ量を減らすとともに、チップ（10）間の位
置合わせをしやすくしている。尚、端子（32）はチップ
キャリア（31c）の片側の凸部（35）上のみに形成して
もあるいは両側の凸部（35）上にそれぞれ形成してもよ
いが、第10A〜10B図では固体撮像素子チップ（10）上の
画素列（１）とは反対側の凸部（35）上のみに形成した
場合を示した。

また、この実施例においては、チップキャリア（31c）
の短辺側端が開放されているので、この部分でつき合わ
せて配置することにより第４図に示したようなインライ
ン配列型の固体撮像装置とすることもできる。

この発明の第５実施例に用いられるチップキャリア（31
d）を第11A図に示す。このチップキャリア（31d）は第1
0A図のチップキャリア（31c）において、溝状凹部（3
8）の短辺側端部にまで凸部（35）が及んだものであ
る。第11B図に示すように、溝状凹部（38）内のチップ
載置領域（36）に固体撮像素子チップ（10）を搭載し、
固体撮像素子チップ（10）のボンディングパッド（12）
とチップキャリア（31d）の端子（32）とをワイヤ（1
3）で接続することにより撮像ユニット（30d）が形成さ
れる。

この撮像ユニット（30d）は第８図に示したような千鳥
配列を可能とする。インライン配列型との共用を前提と
しない場合には、この実施例のように、固体撮像素子チ
ップ（10）の短辺側をチップキャリア（31d）の凸部（3
5）でカバーすることにより、固体撮像素子チップ（1
0）の端部での損傷が物理的に確実に防止され、またチ
ップキャリア（31d）の保持可能な領域が増えるため組
立工程中でのチップのハンドリング性がさらに向上す
る。

第12A図はこの発明の第６実施例で用いられるチップキ
ャリア（31e）の斜視図である。このチップキャリア（3
1e）には、その長手方向に沿って一条の段部（39）が形
成されており、この段部（39）上にチップ載置領域（3
6）が配置されている。すなわち、第10A図に示したチッ
プキャリア（31c）において切欠部（37）側の凸部（3
5）を全て取り除いた構造となっている。第12B図に示す
ように、このチップキャリア（31e）のチップ載置領域
（36）上に固体撮像素子チップ（10）を搭載し、固体撮
像素子チップ（10）のボンディングパッド（12）とチッ
プキャリア（31e）の端子（32）とをワイヤ（13）で接
続することにより撮像ユニット（30e）が形成される。

この実施例では、簡単な構造のチップキャリア（31e）
でありながら、固体撮像素子チップ（10）を十分に保護
することができる。尚、第11B図の実施例と同様に、固
体撮像素子チップ（10）の短辺側端部を凸部（35）でカ
バーするような構造としてもよい。

第13A図はこの発明の第７実施例で用いられるチップキ
ャリア（31f）の斜視図である。このチップキャリア（3
1f）には、溝状凹部（38f）とその両側部に位置する凸
部（35f）との間に凸部（35f）より低い段部（39f）が
形成されており、階段状構造を有している。溝状凹部
（38f）上にチップ載置領域（36）が配置されると共に
各端子（32）が凸部（35f）上から段部（39f）上にまで
連続して設けられている。そして、第13B図に示すよう
に、このチップキャリア（31f）のチップ載置領域（3
6）上に固体撮像素子チップ（10）を搭載し、段部（39
f）上に位置する端子（32）部分と固体撮像素子チップ
（10）のボンディングパッド（12）とをワイヤ（13）で
接続することにより撮像ユニット（30f）が形成され
る。

このような構造の撮像ユニット（30f）とすることによ
り、ワイヤ（13）は凸部（35f）より低い段部（39f）に
おいてボンディングされるので、撮像ユニット（30f）
のハンドリング時にこの撮像ユニット（30f）が転倒し
ても、固体撮像素子チップ（10）のみならずワイヤ（1
3）の損傷をも防止することができる。尚、撮像ユニッ
ト（30f）をパッケージ基板上に搭載した後は、凸部（3
5f）上に位置する端子（32）部分とパッケージ基板の端
子との間でワイヤボンディングが行われる。

第14A図はこの発明の第８実施例で用いられるチップキ
ャリア（31g）の斜視図である。このチップキャリア（3
1g）では、溝状凹部（38g）の一方の側部には第７実施
例と同様に段部（39g）及び凸部（35g）が形成され、他
方には凸部（35g）のみが形成されると共に切欠部（3
7）が形成されている。従って、第14B図のように、溝状
凹部（38g）のチップ載置領域（36）上に固体撮像素子
チップ（10）を搭載すると共に段部（39g）上に位置す
る端子（32）部分と固体撮像素子チップ（10）のボンデ
ィングパッド（12）とをワイヤ（13）で接続すれば、千
鳥配列に適した撮像ユニット（30g）が形成される。

第15A図はこの発明の第９実施例で用いられるパッケー
ジ基板（20a）の斜視図である。このパッケージ基板（2
0a）の上面には凹部（101）が形成されており、凹部（1
01）内に撮像ユニット搭載領域（300）が決められてい
る。第15B図に示すように、撮像ユニット（30）のチッ
プキャリア（31）を凹部（101）内に嵌合し固定するだ
けで、撮像ユニット（30）の位置決めが容易に行われ
る。このようにして撮像ユニット（30）をパッケージ基
板（20a）上に搭載した後、撮像ユニット（30）の端子
（32）とパッケージ基板（20a）の外部リード（24）と
がワイヤ（25）によりボンディングされる。尚、図示し
たパッケージ基板（20a）は二つの撮像ユニット（30）
を搭載するためのものであり、第15B図ではそのうち一
つの撮像ユニット（30）のみが搭載された状態を示して
いる。

第16A図はこの発明の第10実施例で用いられるパッケー
ジ基板（20b）の斜視図である。このパッケージ基板（2
0b）の上面には、位置決め用の複数のピン（102）が所
定の位置に固定されており、これらピン（102）により
撮像ユニット搭載領域（300）が決められている。第16B
図に示すように、撮像ユニット（30）のチップキャリア
（31）をピン（102）に押し当てた状態でパッケージ基
板（20b）上に固定するだけで、撮像ユニット（30）の
位置決めが容易に行われる。このようにして撮像ユニッ
ト（30）をパッケージ基板（20b）上に搭載した後、撮
像ユニット（30）の端子（32）とパッケージ基板（20
b）の外部リード（24）とがワイヤ（25）によりボンデ
ィングされる。尚、図示したパッケージ基板（20b）は
二つの撮像ユニット（30）を搭載するためのものであ
り、第16B図ではそのうち一つの撮像ユニット（30）の
みが搭載された状態を示している。

第17A図はこの発明の第11実施例で用いられるパッケー
ジ基板（20c）の斜視図である。このパッケージ基板（2
0c）の上面には、アライメントマーク（103）及び（10
4）が所定の位置に設けられており、これらアライメン
トマーク（103）及び（104）の近傍に撮像ユニット搭載
領域（300）が決められている。一方、第17B図に示すよ
うに、撮像ユニット（30）のチップキャリア（31）上に
もそれぞれアライメントマーク（113）及び（114）が設
けられており、図示しない光学的検出手段を用いてパッ
ケージ基板（20c）上のアライメントマーク（103）及び
（104）とチップキャリア（31）上のアライメントマー
ク（113）及び（114）との相対位置を確認することによ
り撮像ユニット（30）の位置決めを行う。このようにし
て撮像ユニット（30）をパッケージ基板（20c）上に搭
載した後、撮像ユニット（30）の端子（32）とパッケー
ジ基板（20c）の外部リード（24）とがワイヤ（25）に
よりボンディングされる。

第18A図はこの発明の第12実施例で用いられるパッケー
ジ基板（20d）の斜視図である。このパッケージ基板（2
0d）は、平板状の基板本体（201）とこの基板本体（20
1）上に固定されたスペーサ（202）とを有している。外
部リード（24）は基板本体（201）上に設けられてい
る。スペーサ（202）には、その中央部に撮像ユニット
（30）を収容するための開口部（202a）が形成されると
共にこの開口部（202a）内に突き出るように位置決め用
の複数の突起（105）が所定の位置に形成されている。
各突起（105）の先端面（106）は高精度に加工されてい
る。第18B図に示すように、撮像ユニット（30）のチッ
プキャリア（31）の側面をスペーサ（202）の突起（10
5）の先端面（106）に押し当てた状態で基板本体（20
1）上に固定するだけで、撮像ユニット（30）の位置決
めが容易に行われる。この実施例においては、スペーサ
（202）の開口部（202a）全体を高精度に加工する必要
はなく、突起（105）の先端面（106）のみを高い精度で
加工すればよいので、パッケージ基板（20d）の製造が
容易となる。このようにして撮像ユニット（30）をパッ
ケージ基板（20d）上に搭載した後、撮像ユニット（3
0）の端子（32）とパッケージ基板（20d）の外部リード
（24）とがワイヤ（25）によりボンディングされる。

上記の各実施例においては、固体撮像素子チップ（10）
としてCCDリニアイメージセンサの如き長尺形のものを
例示したが、この他エリアイメージセンサと呼ばれる短
辺、長辺の比がそれほど大きくない四角形のものであっ
てもよく、外形形状により制限を受けるものではない。

また、上記の各実施例においては、固体撮像素子チップ
（10）の配列方式としてインライン配列型及び千鳥配列
型の例を示したが、本発明の主旨に沿えばこれらの配列
に限定されるものではなく、例えば画素列が網の目状に
配置されるアレイ状配列型や複数の画素列が並行する水
平配列型などのその他の配列方式にも本発明が適用でき
ることは言うまでもない。

また、上記の固体撮像装置の各実施例においては、イン
ライン配列型、千鳥配列型のいずれの例においても５チ
ップ構成あるいは２チップ構成のものを示したが、チッ
プ数はこれに限られるものではない。

また、固体撮像素子チップ（10）は白黒対応のものであ
っても、あるいは例えば表面にon-chipカラーフィルタ
が形成されたカラー対応のもののいずれであってもよ
く、さらには可視波長域に感度を有するものあるいはそ
れ以外の赤外域や紫外域に感度を有するものであっても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係る固体撮像装置は、
それぞれ画素列と複数のボンディングパッドを有する複
数の固体撮像素子チップと、それぞれ対応する固体撮像
素子チップの長さ以上の長さを有してその固体撮像素子
チップをはみ出さないように搭載すると共に搭載される
固体撮像素子チップのボンディングパッドに電気的に接
続される複数の端子を有する複数のチップキャリアと、
これら複数のチップキャリアを搭載するパッケージ基板
と、パッケージ基板に設けられると共に複数のチップキ
ャリアの端子に電気的に接続される複数の外部リードと
を備えているので、組立後の固体撮像素子チップを損傷
することなく容易に交換することができる。

また、この発明に係る固体撮像装置の組立方法は、それ
ぞれ画素列と複数のボンディングパッドとを有する複数
の固体撮像素子チップを各固体撮像素子チップの長さ以
上の長さ及び複数の端子を有する複数のチップキャリア
上にはみ出さないように搭載し、各チップキャリアの複
数の端子とこのチップキャリアに搭載された固体撮像素
子チップの複数のボンディングパッドとを電気的に接続
することによる複数の撮像ユニットを形成し、これら複
数の撮像ユニットを複数の外部リードが設けられたパッ
ケージ基板上に配列固定し、複数の撮像ユニットの端子
と外部リードとを電気的に接続し、各撮像ユニットの固
体撮像素子チップのテストを行い、このテストにより不
良の固体撮像素子チップが発見された場合には、その固
体撮像素子チップを含む撮像ユニットをパッケージ基板
から除去してその代わりに新たな撮像ユニットをパッケ
ージ基板上に固定するので、良品の固体撮像素子チップ
の有効使用が可能になると共に製造歩留りが大幅に向上
する。

【図面の簡単な説明】

第1A図及び第1B図がそれぞれこの発明の第１実施例に係
る固体撮像装置を示す斜視図及び断面図、第1C図は第1A
図の部分Ｃの拡大図、第2A〜2F図は第１実施例の固体撮
像装置を製造するための工程図、第3A図は第１実施例で
用いられたチップキャリアの斜視図、第3B図は第3A図の
チップキャリアを用いた撮像ユニットの斜視図、第４図
は第3B図の撮像ユニットをパッケージ基板上に配列した
ときの平面図、第５図はこの発明に係る固体撮像装置の
組立方法を示すフローチャート図、第６図は変形例に係
る組立方法を示すフローチャート図、第7A図は第２実施
例で用いられたチップキャリアの斜視図、第7B図ば第7A
図のチップキャリアを用いた撮像ユニットの斜視図、第
８図は第7B図の撮像ユニットをパッケージ基板上に配列
したときの平面図、第9A図は第３実施例で用いられたチ
ップキャリアの斜視図、第9B図は第9A図のチップキャリ
アを用いた撮像ユニットの斜視図、第10A図は第４実施
例で用いられたチップキャリアの斜視図、第10B図は第1
0A図のチップキャリアを用いた撮像ユニットの斜視図、
第11A図は第５実施例で用いられたチップキャリアの斜
視図、第11B図は第11A図のチップキャリアを用いた撮像
ユニットの斜視図、第12A図は第６実施例で用いられた
チップキャリアの斜視図、第12B図は第12A図のチップキ
ャリアを用いた撮像ユニットの斜視図、第13A図は第７
実施例で用いられたチップキャリアの斜視図、第13B図
は第13A図のチップキャリアを用いた撮像ユニットの斜
視図、第14A図は第８実施例で用いられたチップキャリ
アの斜視図、第14B図は第14A図のチップキャリアを用い
た撮像ユニットの斜視図、第15A図は第９実施例で用い
られたパッケージ基板の斜視図、第15B図は第15A図のパ
ッケージ基板に撮像ユニットを搭載したときの斜視図、
第16A図は第10実施例で用いられたパッケージ基板の斜
視図、第16B図は第16A図のパッケージ基板に撮像ユニッ
トを搭載したときの斜視図、第17A図は第11実施例で用
いられたパッケージ基板の斜視図、第17B図は第17A図の
パッケージ基板に撮像ユニットを搭載したときの斜視
図、第18A図は第12実施例で用いられたパッケージ基板
の斜視図、第18B図は第18A図のパッケージ基板に撮像ユ
ニットを搭載したときの斜視図、第19A図及び第19B図は
それぞれ従来の固体撮像装置を示す斜視図及び断面図、
第19C図は第19A図の部分Ａの拡大図、第20図は従来の固
体撮像装置の製造工程を示すフローチャート図、第21A
図及び第21B図はそれぞれ他の従来例を示す斜視図及び
断面図、第21C図は第21A図の部分Ｂの拡大図である。 図において、（１）は画素列、（10）は固体撮像素子チ
ップ、（12）はボンディングパッド、（13）及び（25）
はワイヤ、（20）はパッケージ基板、（22）及び（32）
は端子、（24）は外部リード、（30）は撮像ユニット、
（31）はチップキャリアである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ画素列と複数のボンディングパッ
   ドを有する複数の固体撮像素子チップと、 それぞれ対応する固体撮像素子チップの長さ以上の長さ
   を有してその固体撮像素子チップをはみ出さないように
   搭載すると共に搭載される固体撮像素子チップのボンデ
   ィングパッドに電気的に接続される複数の端子を有する
   複数のチップキャリアと、 前記複数のチップキャリアを搭載するパッケージ基板
   と、 前記パッケージ基板に設けられると共に前記複数のチッ
   プキャリアの端子に電気的に接続される複数の外部リー
   ドと を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】それぞれ画素列と複数のボンディングパッ
   ドとを有する複数の固体撮像素子チップを各固体撮像素
   子チップの長さ以上の長さ及び複数の端子を有する複数
   のチップキャリア上にはみ出さないように搭載し、 各チップキャリアの複数の端子とこのチップキャリアに
   搭載された固体撮像素子チップの複数のボンディングパ
   ッドとを電気的に接続することにより複数の撮像ユニッ
   トを形成し、 前記複数の撮像ユニットを複数の外部リードが設けられ
   たパッケージ基板上に配列固定し、 前記複数の撮像ユニットの端子と前記外部リードとを電
   気的に接続し、 各撮像ユニットの固体撮像素子チップのテストを行い、 前記テストにより不良の固体撮像素子チップが発見され
   た場合には、その固体撮像素子チップを含む撮像ユニッ
   トを前記パッケージ基板から除去してその代わりに新た
   な撮像ユニットを前記パッケージ基板上に固定する ことを特徴とする固体撮像装置の組立方法。