JP2008300574A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に製造することのできる薄型の固体撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の固体撮像装置１００は、配線基板１の開口部１０内に固体撮像素子２が配置され、配線基板１と固体撮像素子２とが、ワイヤ５により互いにワイヤボンディングにより接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型の固体撮像装置に関するものである。

撮像用の固体撮像装置には、固体撮像素子（ＣＣＤ（charge-coupled device）またはＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）センサーＩＣ（integrated circuits））が搭載されている。この固体撮像装置は、携帯電話等の通信機器をはじめとする各種携帯用端末にも使用される。最近の携帯用端末は、益々小型および薄型の傾向にあるため、固体撮像装置に対する薄型化および小型化の要求も高まっている。

そこで、特許文献１には、薄型化を目指した固体撮像装置が開示されている。図３は、特許文献１の固体撮像装置の断面図である。

図３のように、固体撮像装置２００は、配線基板２０１と、配線基板２０１に固定された固体撮像素子２０２と、固体撮像素子２０２上の撮像面２０３を覆うように固定された透光性蓋部２０４とを備えている。また、この固体撮像装置２００では、配線基板２０１に厚さ方向に貫通する貫通孔２０５が形成されている。

固体撮像装置２００では、薄型化を実現するために、貫通孔２０５に透光性蓋部２０４の少なくとも一部が嵌入される。また、固体撮像装置２００では、互いに対向する、配線基板２０１の接続端子２０６と、固体撮像素子２０２の接続端子２０７とが、バンプ２０８を介して、フリップチップボンディングにより接続される。
特開２００６−２４５２４６号公報（２００６年９月１４日公開）

しかしながら、特許文献１の構成では、固体撮像装置２００の薄型化が不十分である上、配線基板２０１の製造が煩雑になるという問題がある。

具体的には、固体撮像装置２００では、配線基板２０１と固体撮像素子２０２とをフリップチップボンディングにより接続するため、配線基板２０１には段差２０９を形成する必要がある。このため、貫通孔２０５に透光性蓋部２０４が嵌入されることによって、固体撮像装置２００の薄型化が実現されているようにもみえるものの、段差２０９を形成する分、配線基板２０１が厚くなってしまう。このため、固体撮像装置２００の薄型化は、まだまだ不十分である。固体撮像素子２０２に外部の光を導くレンズユニットを、配線基板２０１上に設ける場合には、特に固体撮像装置２００が薄型化されたとはいえない。

しかも、配線基板２０１には、段差２０９が形成されるような貫通孔２０５を形成するとともに、固体撮像素子２０２の接続端子２０７に対応する位置に接続端子２０６も形成しなければならない。このため、配線基板２０１の製造が非常に煩雑となり、固体撮像装置２００の生産効率が悪い。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便に製造することのできる薄型の固体撮像装置を提供することにある。

本発明の固体撮像装置は、上記の課題を解決するために、厚さ方向に開口した開口部を有する配線基板と、開口内に配置された固体撮像素子とを備え、配線基板と固体撮像素子とが、互いにワイヤボンディングにより接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、配線基板の開口内に固体撮像素子が配置されており、配線基板と固体撮像素子とがワイヤボンディングにより互いに接続される。これにより、フリップチップボンディングにより接続する場合（特許文献１）のように、配線基板に段差を形成する必要はない。従って、配線基板の薄型化とともに、固体撮像装置の薄型化を実現することができる。

しかも、配線基板に段差を形成する必要がないため、配線基板の形成（配線基板への開口の形成）が容易である。従って、開口部を有する配線基板を簡便に製造することができ、それに伴い、簡便に固体撮像装置を製造することができる。それゆえ、固体撮像装置の生産効率を高めることができる。

このように、上記の構成によれば、簡便に製造することのできる薄型の固体撮像装置を提供することができる。なお、特許文献１は、配線基板と固体撮像素子との接続を、フリップチップボンディングに限定しており、ワイヤボンディングを全く意図していない（特許文献１の段落〔0014〕）。

本発明の固体撮像装置では、開口部の内側面と固体撮像素子との隙間を埋めるように、接着樹脂が充填されていることが好ましい。

上記の構成によれば、固体撮像素子の周囲に形成される開口部内側面と固体撮像素子との隙間が、接着樹脂により埋められる。これにより、接着樹脂により、配線基板と固体撮像素子とが固定される。従って、固体撮像装置の強度を高めることができる。さらに、固体撮像素子の位置も固定されるため、使用中に生じる固体撮像素子の位置ずれを防ぐことができる。

本発明の固体撮像装置では、配線基板上に、固体撮像素子の撮像面に外部の光を導くレンズユニットを備え、上記接着樹脂は、上記隙間から、配線基板とレンズユニットとの接着部にわたって形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、接着樹脂が、開口部側面と固体撮像素子との隙間から、配線基板上のレンズユニット接着部にわたって形成されている。つまり、接着樹脂が、配線基板と固体撮像素子との接着、および、配線基板とレンズユニットとの接着を同時に行う。これにより、各々を接着する接着樹脂を１工程で同時に形成することができる。従って、固体撮像装置の生産効率をさらに高めることができる。

本発明の固体撮像装置では、上記接着樹脂は、遮光性を有するものであることが好ましい。

上記の構成によれば、遮光性の接着樹脂が、開口部側面と固体撮像素子との隙間に充填される、または、その隙間から、配線基板とレンズユニットとの接着部にわたって形成される。これにより、接着樹脂により外部から固体撮像素子に入り込む、撮像に不要な光を、確実に遮ることができる。

本発明の固体撮像装置は、配線基板の厚さと、固体撮像素子の厚さとが互いに等しい構成であってもよい。

上記の構成によれば、配線基板の厚さと固体撮像素子の厚さとが互いに等しい。つまり、本発明の固体撮像装置において、最も配線基板の厚さが薄い構成となる。これにより、より薄型の固体撮像装置を提供することができる。

本発明の固体撮像装置は、配線基板の厚さが、固体撮像素子の厚さよりも大きく、配線基板の底面と、固体撮像素子の底面とが同一平面上に配置されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、配線基板と固体撮像素子とを接続するワイヤのループは、開口内に向かって形成される。また、配線基板上に固体撮像素子が配置される場合よりも、ワイヤのループが小さくなる。従って、ワイヤの切断を防止することができる。

本発明の固体撮像装置は、配線基板の開口内に固体撮像素子が配置され、配線基板と固体撮像素子とが、互いにワイヤボンディングにより接続された構成である。それゆえ、簡便に製造することのできる薄型の固体撮像装置を提供できるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。

固体撮像装置１００は、開口部１０を有する配線基板１、開口内に配置された固体撮像素子２、固体撮像素子２に外部の光を導くレンズユニット３、および、固体撮像素子２と対向して配置するようにレンズユニット３に設けられた透光性蓋部４を主要構成としている。固体撮像装置１００では、配線基板１と固体撮像素子２とが、ワイヤ５により、互いにワイヤボンディング接続されている。

配線基板１は、固体撮像素子２の電気信号を取り出すものであり、図示しないパターニングされた配線を有する基板である。配線基板１は、例えば、プリント基板，またはセラミック基板などである。配線基板１は、厚さ方向に開口した開口部１０を有している。言い換えれば、開口部１０は、配線基板１を厚さ方向に貫通する貫通孔である。開口部１０内には固体撮像素子２が配置されるため、開口のサイズは固体撮像素子２のサイズよりも大きい。なお、配線基板１の裏面には、外部接続用の電極（図示せず）が形成されている。

固体撮像素子２は、配線基板１の開口部１０内に収納されており、半導体回路が形成された半導体基板（例えばシリコン単結晶基板）が平面視矩形形状に形成されたものである。固体撮像素子２は、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）イメージセンサ、ＶＭＩＳイメージセンサ（Threshold Voltage Modulation Image Sensor）である。固体撮像素子２には、複数の受光素子（画素）がマトリクス状に配置された有効画素領域（撮像面）３が形成されている。有効画素領域２１は、固体撮像素子２の主面（表面）の中央部に、平面視矩形形状に形成されている。また、受光素子は、有効画素領域２１に結像された被写体像（透光性蓋部４を透過した光）を電気信号に変換する。なお、本実施形態の固体撮像装置１００では、配線基板１の厚さは、固体撮像素子２の厚さよりも厚くなっている。

レンズユニット３は、外部からの光を固体撮像素子２に導くためのものであり、レンズ３１と、内部にレンズ３１を保持するレンズホルダ（筒体，光路画定器）３２とから構成されている。レンズユニット３は、配線基板１上の接着樹脂６を介して、配線基板１に接着される。

レンズホルダ３２は中空となっており、レンズホルダ３２内部には固体撮像素子２と対向するように透光性蓋部４が設けられている。透光性蓋部４は、固体撮像素子２の有効画素領域２１を覆うように設けられる。透光性蓋部４は、ガラスなどの透光性部材から構成されている。

このような固体撮像装置１００は、レンズユニット３を介して取り込まれた外部からの光を、透光性蓋部４を通して内部に取り込み、固体撮像素子２の有効画素領域２１に配置された受光素子によりイメージ画像を受光する。固体撮像装置１００は、有効画素領域２１および透光性蓋部４の間が中空となっているため、透光性蓋部４を透過した外部からの光は、そのまま有効画素領域２１へ入射されることになり、光路途中での光損失を生じることがない。

ここで、固体撮像装置１００では、配線基板１の開口内に固体撮像素子２が配置されており、配線基板１と固体撮像素子２とがワイヤ５によるワイヤボンディングにより互いに接続されることを最大の特徴としている。これにより、フリップチップボンディングにより接続する場合（特許文献１）のように、配線基板１に段差を形成する必要はない。従って、配線基板１の薄型化とともに、固体撮像装置１００の薄型化を実現することができる。

しかも、配線基板１に段差を形成する必要がないため、配線基板１の形状を簡素化することができ、その形成（配線基板１への開口の形成）も容易である。従って、開口部１０を有する配線基板１を簡便に製造することができ、それに伴い、簡便に固体撮像装置１００を製造することができる。それゆえ、固体撮像装置１００の生産効率を高めることができる。

また、固体撮像素子２は、配線基板１の開口部１０内に配置されるため、固体撮像素子２のサイズは、配線基板１の開口部１０の開口のサイズよりも小さい。このため、開口部１０の内側面１１と固体撮像素子２との間には隙間が形成される。本実施形態の固体撮像装置１００では、この隙間を埋めるように接着樹脂６が充填されている。つまり、この隙間は、接着樹脂６により埋められる。これにより、接着樹脂６により、配線基板１と固体撮像素子２とが固定される。従って、固体撮像装置１００の強度を高めることができる。さらに、固体撮像素子２の位置も固定されるため、使用中に生じる固体撮像素子２の位置ずれを防ぐことができる。

しかも、本実施形態の固体撮像装置１００では、開口部１０の内側面１１と固体撮像素子２との間には隙間から、配線基板１とレンズユニット３との接着部にわたって、接着樹脂６が形成されている。つまり、接着樹脂６が、配線基板１と固体撮像素子２との接着、および、配線基板１とレンズユニット３との接着を同時に行う。

このような接着樹脂６は、接着性を有するものであれば特に限定されるものではないが、接着性に加えて、遮光性を有する樹脂であることが好ましい。これにより、接着樹脂６により外部から固体撮像素子２に入り込む、撮像に不要な光を、確実に遮ることができる。

なお、接着樹脂６は、固体撮像素子２の外部に形成されているため、レンズユニット３と固体撮像素子２との間の光路は遮断されない。

一方、本実施形態の固体撮像装置１００では、配線基板１の厚さが、固体撮像素子２の厚さよりも大きく、配線基板１の底面と、固体撮像素子２の底面とが同一平面上に配置されている。このため、配線基板１と固体撮像素子２とを接続するワイヤ５のループは、開口部１０内に向かって形成される。また、配線基板１上に固体撮像素子２が配置される場合よりも、ワイヤ５のループが小さくなる。従って、ワイヤ５の切断を防止することができる。

配線基板１および固体撮像素子２の厚さは、固体撮像素子２が配線基板１の開口部１０内に配置されれば特に限定されるものではない。つまり、配線基板１の厚さが、固体撮像素子２の厚さ以上であればよい。従って、配線基板１の厚さと固体撮像素子２の厚さとが互いに等しい場合、最も配線基板１の厚さが薄い構成となるとともに、最も薄型の固体撮像装置１００を提供することができる。

次に、固体撮像装置１００の製造例について、図２に基づいて説明する。図２は、固体撮像装置１００の製造方法の各工程を示す断面図である。図２のように、固体撮像装置１００は、厚さ方向に開口した開口部１０を有する配線基板１の開口内に、固体撮像素子２を配置する工程と、配線基板１と固体撮像素子２とを、互いにワイヤボンディングにより接続する工程とを有している。

まず、図２の（ａ）のように、開口部１０を有する配線基板１を、耐熱性を有するステージ５０に載置し、一時的に固定（仮固定）する。この仮固定は、例えば、粘着性の接着剤により実現することができる。仮固定は、粘着性のあるシートへ配線基板１を貼り付け固定した後、固体撮像素子２を配線基板１開口部に露出する同一の粘着シートへダイボンドすることにより行う。つまり、この粘着シートは、配線基板１および固体撮像素子２を仮固定する役割と、接着樹脂６を充填した際の配線基板１裏面への樹脂流れ出しを防止する役割とを果たす。

次に、図２の（ｂ）のように、配線基板１の開口部１０内に、固体撮像素子２を配置する。これにより、ステージ５０上に、配線基板１および固体撮像素子２が仮固定されることになる。

次に、図２の（ｃ）のように、ステージ５０上に仮固定された配線基板１と固体撮像素子２とを、ワイヤ５により互いにワイヤボンディング接続する。

次に、図２の（ｄ）のように、開口部１０の内側面１１と固体撮像素子２との間に形成される隙間を埋めるように、充填機６０を用いて接着樹脂６を充填する。このとき、この隙間から配線基板１とレンズユニット３との接着部にわたって、接着樹脂６を塗布する。つまり、上記隙間への接着樹脂６の充填と、配線基板１とレンズユニット３との接着部への接着樹脂６の供給とを１工程で同時に行う。

次に、図２の（ｅ）のように、透光性蓋部４が設けられたレンズユニット３を、配線基板１上に設置する。そして、接着樹脂６を硬化させて、配線基板１とレンズユニット３とを接着する。

最後に、図２の（ｆ）のように、ステージ５０の仮固定を解除することにより、固体撮像装置１００を製造することができる。

このように、この製造方法によれば、配線基板１に特許文献１のような段差を形成する必要がないため、配線基板１の形成（配線基板１への開口部１０の形成）が容易である。従って、開口部１０を有する配線基板１を簡便に製造することができ、それに伴い、簡便に固体撮像装置１００を製造することができる。それゆえ、固体撮像装置１００の生産効率を高めることができる。

また、図２の（ｄ）では、開口部１０の内側面１１と固体撮像素子２との間に形成される隙間への接着樹脂６の充填、および、配線基板１とレンズユニット３との接着部への接着樹脂６の塗布を１工程で同時に形成するため、固体撮像装置１００の生産効率をさらに高めることができる。

なお、図２の（ｄ）では、例えば、ディスペンス方式によるキャピラリーフロー（毛細管現象）を利用して、接着樹脂６を充填することができる。これにより、開口部１０の内側面１１と固体撮像素子２との間に形成される隙間に確実に接着樹脂６を充填することができ、固体撮像素子２には接着樹脂６は充填されない。

なお、固体撮像装置１００では、レンズユニット３に透光性蓋部４を設ける構成となっているが、透光性蓋部４は特許文献１のように固体撮像素子２上に、有効画素領域（撮像面）２１を覆うように設ける構成であってもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、益々小型化および薄型化が要求される通信機器をはじめとする携帯用端末に搭載される固体撮像装置に好適に利用することができる。

本発明の固体撮像装置の概略構成を示す断面図である。 図１の固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図である。 特許文献１の固体撮像装置の断面図である。

符号の説明

１ 配線基板
２ 固体撮像素子
３ レンズユニット
４ 透光性蓋部
５ ワイヤ
６ 接着部（接着樹脂）
１０ 開口部
１１ 内側面
２１ 有効画素領域（撮像面）
３１ レンズ
３２ レンズホルダ
５０ ステージ
６０ 充填機
１００ 固体撮像装置

Claims (6)

1. 厚さ方向に開口した開口部を有する配線基板と、
   開口内に配置された固体撮像素子とを備え、
   配線基板と固体撮像素子とが、互いにワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 開口部の内側面と固体撮像素子との隙間を埋めるように、接着樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 配線基板上に、固体撮像素子の撮像面に外部の光を導くレンズユニットを備え、
   上記接着樹脂は、上記隙間から、配線基板とレンズユニットとの接着部にわたって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 上記接着樹脂は、遮光性を有するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の固体撮像装置。
5. 配線基板の厚さと、固体撮像素子の厚さとが互いに等しいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
6. 配線基板の厚さは、固体撮像素子の厚さよりも大きく、
   配線基板の底面と、固体撮像素子の底面とが同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。

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