JPS6314469A - フオトセンサアレイ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ファクシミリ、産業用視覚検査装置等の入力
部に用いられるフォトセンサアレイ装置およびその製造
方法に係り、特に、同一基板上にセンサ部と駆動回路部
とを接続する配線部の構造に関する。

［従来技術およびその問題点］ 光電変換層に、水素化アモルファスシリコン（ａ−３ｉ
　：Ｈ）等のアモルファス半導体薄膜あるいは硫化カド
ミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）等
の多結晶薄膜を用いたフォトセンサを多数個配列してな
るフォトセンサアレイ装置は、縮小光学系を必要としな
い密着型イメージセンサとして、小型の原稿読み取り装
置等への幅広い利用が注目されている。

密着型イメージセンサにおいては、第３図（ａ）（ｂ）
に示す如く例えば長尺のガラス板１００上に、下部電極
１０１と透光性の上部電極１０２とによって光電変換層
１０３を挟んだサンドインチ型のフォトセンサ１０４が
複数個（例えば８ドツト／朋の場合日本工業規格Ａ列４
番用としては１７２８個、同規格Ｂ列４番用としては２
０４８個）並設されており、各フォトセンサは接続手段
を介して駆動回路および信号処理回路に接続されている
。

そして駆動回路および信号処理回路がフォトセンサと同
一基板上にＩＣチップ１０５としてＡＮｍされている場
合には、接続手段はワイヤボンディングであり、両回路
とフォトセンサとがポンデノングワイヤ１０６を介して
夫々接続されている。

又、別基板に配設されている場合には、接続手段として
は２つの基板間をつなぐワイヤボンディングを用いるか
又は、異方性導電膜、導電性エラスティックコネクタ等
が用いられる。しかしながら、センサ幅が増大するにつ
れて、接続箇所が大幅に増大し、作業性が低下する。ま
た、配線長が増大し、抵抗値の増加による応答速度の低
下も無視し得ない問題となっている。

また、配線パターンをマトリックス化し、配線数および
駆動回路の簡略化をはかる方法も提案されている。

この方法を、例えば８ビット／ａ＋、　２１６ｉ＃Ｉ画
素数１７２８個のラインセンサに適用した場合３２行×
５４列＝１７２８すなわち３２本＋５４本＝８６本の配
線ラインが必要であり、これらの配線ラインと回路との
接続工程が繁雑で作業性の低下や歩留りの低下を招き、
コストが増大するという問題がある。

また、マトリックス配線では、絶縁膜を介して配線が立
体交叉するため、工程が複雑である上、配線容量が増大
する等の問題がある。

従って、イメージセンサにおけるセンサ幅の増大および
解像度の向上には限界があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容
易で信頼性の高いフォトセンサアレイ装置を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ そこで本発明では、基板として、複数枚のセラミック基
板の１ｉｆＪ層体からなる多層セラミック基板を用い、
各セラミック基板間および表面および又は裏面に配線パ
ターンを配設し、これらを該セラミック基板の所定位置
に穿孔せしめられた貫通孔（スルーホール）を介して接
続すると共に、表面にフォトセンサアレイを配設するよ
うにしている。

また、本発明の方法によれば、複数枚のグリーンシート
と称されている焼成前のセラミック基板上に、スルーホ
ールを穿孔すると共に所定の配線パターンを形成した後
、これらを重ね合わせて熱圧着して焼成し、更に、表面
にフォトセンサアレイを形成すると共に必要に応じて、
裏面又は表面に、駆動および処理回路用ＩＣを固着せし
めるようにしている。

［作用］ 本発明によれば、多層セラミック基板を使用し、各セラ
ミック基板上に形成された配線パターンをスルーホール
を介して接ｉするようにしているため、ワイヤボンディ
ング法等を用いる接続に比べて製造が容易で位置ずれも
なく、パターン設計にも自由度が増え、信頼性の高いも
のとなっている。また、各層の配線パターン間は、セラ
ミック基板であり、層間Ｉｉ！！縁膜を用いた多層配線
の場合に比べ、距離が大であるため、配線パターン間の
容量を低減することができ、センサの応答速度の高速化
をはかることが可能となる。

また、本発明の方法によれば、焼成前のセラミック基板
すなわちグリーンシートに、スルーホー・ルを穿孔した
後、配線パターンを形成し、必要な枚数のセラミック基
板を重ね合わせて焼成することにより、多層の配線パタ
ーンの形成とセラミック基板の焼成とが同時に行なわれ
、これにセンサ部を配設すれば良いため、製造が極めて
容易である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

このフォトセンサアレイ装置は、第１図（ａ）および（
ｂ）に示す如＜　２６０ｔｎｙ＋Ｘ　３０ｍｒ＋厚さ０
．５開のアルミナグリーンシートからなる第１の基板１
、第２の基板２および第３の基板３の積層体からなり、
該第１の基板１の表面には、プレーナ型の光電変換素子
４が５．７５ドツト／闇の密度で１２５０本１列に配列
され、センサ部Ｓが形成されると共に、前記第２の基板
および前記第３の基板の表面には夫々、駆動および信号
処理を行なうだめの第１および第２の回路系５，６が配
設され、更に、第３の基板の裏面には、配線パッド７が
配設されチップ部品８が搭載されてなるものである。

前記光電変換素子は第１図（ｂ）に平面図を承り如く素
子毎に分割形成されたタングステン（Ｗ＞系の厚膜パタ
ーンからなる分割電極４ａおよび共通電極４ｂと、これ
らを覆うように形成された帯状の水素化アモルファスシ
リコン層からなる光電変換層４Ｃとから構成されており
、各分割電極は、第１の基板に穿孔せしめられたスルー
ホールト１１を介して第２の基板上の第１の回路系の各
パターンに夫々接続されている。

また、該第１の回路系５の各パターンは、Ｗ系の厚膜パ
ターンからなり第２の基板２に穿孔せしめられたスルー
ホールト１２を介して第３の基板上の第２の回路系６の
各パターンに夫々接続されている。

更に、該第２の回路系６の各パターンは、Ｗ系の厚膜パ
ターンからなり、第３の基板３に穿孔せしめられたスル
ーホールＨ３を介して第３の基板の裏面に形成された配
線パッド７上のチップ部品８に接続されている。

次に、このフォトセンサアレイ装置の製造方法について
説明する。

まず、２６０　ｍｍ　Ｘ　３０　ｔｘｒ＋、厚さ０．５
ｍｍのアルミナグリーンシートを３枚用意し、夫々に対
し、所定位置にスルーホールト＋１．Ｎ２．Ｎ３をピア
シング法により穿孔する。

次いで、Ｗ系の厚ＷＡ導体ペーストを用いて、スクリー
ン印刷法により、第１の基板表面に、５ドツト／ｍｔｒ
で幅１００虜の分割電極４ａおよび共通電極４ｂを形成
する。

更に、同様にして・スクリーン印刷法により、第２の基
板表面に第１の回路系５の各パターンを、第３の基板表
面に第２の回路系６の各パターンを第３の基板の裏面に
配線パッドを夫々形成する。

そして、これら３枚の基板を重ねて熱圧着した後、窒素
（Ｎ２）および水素（Ｎ２）の混合ガス中で１４００〜
１６００℃に加熱し焼成する。このとき、各パターンに
は１３±０．５％の収縮が起る。従って、あらかじめ、
収縮分だけ補正しておくようにするとよい。

この後、第１の基板表面の分割電極４ａおよび共通電極
４ｂを覆うように、メタルマスクを用いてプラズマＣＶ
Ｄ法により、光電変換層としての水素化アモルファスシ
リコン層を形成する。

そして最後に、（第３の基板の）裏面に、チップ部品を
実装し、フォトセンサアレイ装置が完成する。

このようにして形成されたフォトセンサアレイ装置は、
コンパクトでかつ製造が極めて容易であり、設計の自由
度が増え、また、多層配線の場合のような、位置ずれに
よる歩留り低下もなく、信頼性も高いものとなっている
。

また、各配線パターン間の距離は、各基板の厚さに等し
く、ｊ２＝０．５ｍＩｎもあるため、配線容量Ｃ＝εε
Ｏ８／ｉが通常のマトリックス配線の１−１〜１０虜の
場合に比べ小さくなる。従って、応答速度が大幅に向上
する 次に、本発明の他の実施例について説明する。

第２図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）は、夫々サンド
イッチ型の光電変ｅｉ子を用いたフォトセンサアレイ装
置の表面、裏面および断面を示す図である。

（第２図（ｃ）は第２図（ａ）　（ｂ）のＢ−Ｂｌｌｉ
面を示す。） このフォトセンサアレイＨｆｆｉは、２００ａ＃ｌＸ３
０賭厚さ０．４ｍ＋のアルミナグリーンシートからなる
第１の基板１１および第２の基板１２との積層体からな
り、該第１の基板１１の表面には、サンドイッチ型の光
電変換素子１３が、７．７ドツト／　ｒａｍで１１８８
個１列に配列されてセンサ部Ｓ′を構成しており、前記
第２の基板の表面には配線パターン１４が配設されると
共に裏面には配線バッド１５が配設され、これに、フラ
ットパッケージ型の駆動用ＩＣ１６が搭載されてなるも
のである。

前記センサ部Ｓ′は、所定の形状に分割形成された膜厚
２ｐのモリブデン（Ｍｏ　）　薄膜からなる下部に４ｉ
１３ａと、５００へのアモルファスシリコン（ａ−８ｉ
　）　ｐ層、１−のアモルファスシリコン１層、２００
へのアモルファスシリコンｎｊｌの３層からなる光雷変
換筈１３ｂと、酸化インジウム錫（ＩＴＯ＞層からなる
透光性の上部電極１３Ｃとが順次積層せしめられてなり
、下部電極の各パターンは第１の基板に穿孔せしめられ
た１１８８個のスルーホールト１１′、配線パターン１
４および第２の基板に穿孔せしめられたスルーホール）
−１２’　を介して裏面の駆動用ＩＣ１６の所定ピンに
夫々接続されていると共に、下部電極１３ｃもまた、ス
ルーホールＨ３’　、Ｈ２’を介して裏面側の配線バッ
ド１５の所定位置に接続されている。

このフォトセンサアレイ装置は、次のようにして製造さ
れる。

まず、第１および第２の基板として２００　舖Ｘ３０ｍ
Ｉｎ１厚さ０．４ｍｍのアルミナグリーンシートを２枚
用意し、夫々に対し、ピアシング法により所定位置にス
ルーホールＨ１’　、Ｈ２’　、Ｈ３′を穿孔する。

次いで、第１の基板表面にスパッタリング法により、膜
厚２　、ｔｍのモリブデン薄膜を堆積した後、フォトリ
ソ法によりこれをパターニングし、モリブデン薄校パタ
ーンからなる下部電極１３ａを形成する。

続いて、第２の基板の表面および裏面に、同様にしてモ
リブデンｉ’ｉ？ＩＩＱパターンからなる配線パターン
１４および配線パターン１５を形成する。

そして、第１および第２の基板を熱圧着し、焼成する。

更に、断線の有無を検査した後、第１の基板表面の下部
電極１３ａ上にプラズマＣＶＤ法によりメタルマスクを
介して、アモルファスシリコンｎ層、アモルファスシリ
コンｉ＠、アモルファスシリコンｎ層を順次積層し光電
変換層１３ｂを形成する。そして、スパッタリング法に
より、メタルマスクを介して、この上層に酸化インジウ
ム錫層からなる上部電極１３ｃを形成する。

最後に、第２の基板の裏面の配線バッド１５の所定位置
に駆動用ｌ０１６を固着せしめられて、第２図（ａ）（
ｂ）および（Ｃ）に示したフォトセンサアレイが完成゛
する。

このようにして形成されたフォトセンサアレイ装置は、
各パターンがフォトリソ法によってバターニングされて
いるため、微細かつ高精度であるため、高密度で信頼性
の高いものとなっている。

また、フラットパッケージ型の駆動用ＩＣが使用でき、
作業性および信頼性が共に向上する。

更に、前記実施例と同様に、歩留りが向上する上、応答
速度も高いものとなっている。

なお、実施例では、ブレーナ型およびサンドイッチ型の
光電変換素子を用いたフォトセンサアレイ装置について
説明したが、この型に限定されることなく適宜変更可能
である。

また、ラインセンサの他、２次元にセンサを配置した２
次元マトリックスセンサ、上層にカラーフィルタ層を配
設したカラーセンサ等にも適用可能であることはいうま
でもない。

更に、実施例では、複数枚のグリーンシートの［体を基
板として用いているが、一枚のグリーンシートの表裏の
パターンをスルーホールを介して接続し、表裏のパター
ンにフォトセンサアレイを接続すると共に裏面のパター
ンに駆動用ＩＣを接続するようにしたフォトセンサアレ
イも有効である。

［効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、基板として
複数枚のセラミック基板の積層体からなる多層セラミッ
ク基板を用い、各セラミック基板の間および表面および
又は裏面に配線パターンを配設して、これらを該セラミ
ック基板の所定位置に穿孔せしめられスルーホールを介
して接続するようにしているため、パターン設計に自由
度が増え、製造が容易で、応答速度が甲く信頼性の高い
フォトセンサアレイ装置を提供することが可能となる。

また、本発明の方法によれば、複数枚の焼成前のセラミ
ック基板に、スルーホールおよび配線パターンを形成し
た後、これらを重ね合わせて熱圧着した後、焼成し、多
層配線構造を有する多層セラミック基板を形成した後、
表面に複数のフォトセンサを配列するようにしているた
め、製造が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明実施例のフォトセ
ンサアレイ装置を示す図、第２図（ａ）　（ｂ）および
ｆｃ）は、本発明の他の実施例のフォトセンサアレイ装
置を示す図、第３図（ａ）および（ｂ）は従来例のフォ
トセンサアレイ装置を示す図である。 １００・・・ガラス基板、１３ａ、１０１・・・下部電
極、１３Ｇ、１０２・・・上部電極、４ｃ、１３ｂ。 １０３・・・光電変換層、４．１３．１０４・・・光電
変換素子、１０５・・・ＩＣチップ、１０６・・・ボン
ディングワイヤ、１．１１・・・第１の基板、２．１２
・・・第２の基板、３・・・第３の基板、４ａ・・・分
割電極、ｓ、ｓ’・・・センサ部、５・・・第１の回路
系、６゛・・・第２の回路系、７．１５・・・配線バッ
ド、８・・・チップ部品、１４・・・配線パターン、１
６・・・駆動用ＩＣ１Ｈ１，ト１２　、　　ト１３．　
　　Ｈ１’　　　、　　　Ｈ２’　　　、　　　Ｈ３’
　　　・・・　スルーホール。 Ａ′ 第１図（０） 第１図（ｂ） 第２図（Ｑ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数枚のセラミック基板の積層体からなり、基板
   間表面および又は裏面に配線パターンを配設してなる多
   層セラミック基板と、 該多層セラミック基板の表面に配設された複数個のフォ
   トセンサとを有してなり、 前記フォトセンサと、各配線パターンとの接続は、各セ
   ラミック基板内に穿孔せしめられたスルーホールを介し
   てなされていることを特徴とするフォトセンサアレイ装
   置。
2. （２）複数枚の焼成前のセラミック基板上の所定位置に
   夫々スルーホールを穿孔する工程と、配線パターンを形
   成する配線パターンの形成工程と、 これらのセラミック基板を重ね合わせ熱圧着した後に焼
   成し、多層セラミック基板を形成する工程と、 該多層セラミック基板上にフォトセンサを形成する工程
   とを含むことを特徴とするフォトセンサアレイ装置の製
   造方法。
3. （３）前記配線パターンの形成工程は、スクリーン印刷
   法による、導体パターンの形成工程であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（２）項記載のフォトセンサアレ
   イ装置の製造方法。
4. （４）前記配線パターンの形成工程は、高融点金属から
   なる薄膜を堆積する工程と、 該薄膜をフォトリソ法により選択的にエッチングする工
   程とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項
   記載のフォトセンサアレイ装置の製造方法。