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JP3959711B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP3959711B2
JP3959711B2 JP2002042954A JP2002042954A JP3959711B2 JP 3959711 B2 JP3959711 B2 JP 3959711B2 JP 2002042954 A JP2002042954 A JP 2002042954A JP 2002042954 A JP2002042954 A JP 2002042954A JP 3959711 B2 JP3959711 B2 JP 3959711B2
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solid
imaging device
state imaging
state
fixing
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和弘 星野
伸一 加藤
郁夫 吉原
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Sony Corp
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Sony Corp
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CCD型撮像素子やCMOS型撮像素子を高密度に実装するカメラモジュール等の固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に薄型で周辺ボケの少ない固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラや電子カメラが広く普及しており、これらのカメラモジュールには、CCD型やCMOS型の固体撮像素子が使用されている。
これらの固体撮像素子は、薄型半導体チップ上にそれぞれ光電変換手段(フォトダイオード;PD)を設けた複数の単位画素を2次元配列のアレイ状に配置して撮像領域を構成したものである。
そして、CCD型固体撮像素子では、各単位画素に入射した光をフォトダイオードによって光電変換して信号電荷を生成し、この信号電荷を垂直CCD転送レジスタおよび水平CCD転送レジスタを介して出力部に設けたフローティングデフュージョン(FD)部に転送する。そして、このFD部の電位変動をMOSトランジスタによって検出し、これを電気信号に変換、増幅することにより、撮像信号として出力する。
【0003】
一方、CMOS型固体撮像素子では、各単位画素内にFD部や転送、増幅等の各種MOSトランジスタを有し、各単位画素に入射した光をフォトダイオードによって光電変換して信号電荷を生成し、この信号電荷を転送トランジスタによってFD部に転送し、このFD部の電位変動を増幅トランジスタによって検出し、これを電気信号に変換、増幅することにより、各画素毎の信号を信号線より出力する。
【0004】
また、図4は、このような固体撮像装置における結像光学系の配置例を示す構成図である。
被写体(図示せず)からの反射光は、レンズ1を透して固体撮像素子2の撮像領域に結像される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような固体撮像装置に設けられる結像光学系に関しては、一般的に像面湾曲と呼ばれるレンズの収差が発生する。
このため、例えば図4に示すように、固体撮像素子2における撮像領域の中心部で合焦点位置を受光面Aに合わせても、撮像領域の周辺部では上記の像面湾曲の影響により、焦点位置が受光面より離れた位置Bとなるため、焦点ずれが発生してしまう。
その結果、画像の中心部と周辺部で画質が不均一になるなど、撮像特性の劣化が発生していた。
【0006】
さらに具体的には、撮像領域の中心部における受光面Aがジャストフォーカスになるようにレンズマウントを行うと、撮像領域の周辺部で点Bにフォーカスされた画像はピンボケした画像になる。
このため、レンズマウントの手法として、中心のフォーカスを若干デフォーカスさせて、周辺の解像度を高めるようなレンズマウントを行うことが必要となる。このため、画像の全体的な解像度は比較的改善できるが、撮像領域の中心部から周辺部までをジャストフォーカスにすることは、レンズの持つ収差の影響により不可能であった。
この他にも、モジュールの厚みを薄くしたいという要求に対して、薄くなるほどレンズ設計が困難になるという問題もあった。
【0007】
そこで本発明の目的は、結像光学系の像面湾曲による影響を除去でき、高解像度で周辺ボケのない画像を得ることができ、さらにカメラモジュール等の薄型化や小型化を図ることが可能な固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、薄型半導体チップ状の固体撮像素子と、前記固体撮像素子に応力を加えることにより、前記固体撮像素子を湾曲させて湾曲率の調整を行う調整機構と、前記調整機構によって調整された前記固体撮像素子の湾曲状態を固定する固定手段とを有し、前記調整機構は、固体撮像素子を実装するためのチップ実装基板にスライド可能なスライド基板部を設け、前記固体撮像素子の端部をスライド基板部に接合した状態で、前記スライド基板部をスライドさせることにより、前記固体撮像素子に応力を付与して湾曲させる機構であり、前記固定手段は、前記調整機構によって固体撮像素子を湾曲させた状態で、前記チップ実装基板とスライド基板部との位置を接着剤によって固定する手段であることを特徴とする。
また本発明は、薄型半導体チップ状の固体撮像素子をチップ実装基板に実装する際に、前記固体撮像素子に応力を加えることにより、前記固体撮像素子を湾曲させて湾曲率の調整を行う調整工程と、その調整された前記固体撮像素子の湾曲状態を固定する固定工程とを有し、前記調整工程は、固体撮像素子を実装するためのチップ実装基板にスライド可能なスライド基板部を設け、前記固体撮像素子の端部をスライド基板部に接合した状態で、前記スライド基板部をスライドさせることにより、前記固体撮像素子に応力を付与して湾曲させる工程であり、前記固定工程は、前記調整工程によって固体撮像素子を湾曲させた状態で、前記チップ実装基板とスライド基板部との位置を接着剤によって固定する工程であることを特徴とする。
【0009】
本発明の固体撮像装置では、薄型半導体チップ状の固体撮像素子が調整機構によって所定の湾曲率に湾曲されて固定されていることから、固体撮像素子の撮像面全体を結像光学系の焦点及び像面湾曲収差に対して最適な位置に配置することができる。
したがって、結像光学系の像面湾曲による影響を除去でき、高解像度で周辺ボケのない画像を得ることができ、さらにカメラモジュール等の薄型化や小型化を図ることが可能となる。
【0010】
また本発明の製造方法は、薄型半導体チップ状の固体撮像素子をチップ実装基板に実装する際に固体撮像素子に応力を加えて最適な湾曲率の調整して固定することから、固体撮像素子の撮像面全体を結像光学系の焦点及び像面湾曲収差に対して最適な位置に配置することができる。
したがって、結像光学系の像面湾曲による影響を除去でき、高解像度で周辺ボケのない画像を得ることができ、さらにカメラモジュール等の薄型化や小型化を図ることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体撮像装置及びその製造方法の実施の形態例について説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないものとする。
本実施の形態は、薄型化した固体撮像素子(半導体チップ)に応力を加えることによって湾曲させ、焦点及び像面湾曲収差の調整機能を有する固体撮像装置を提供するものである。
【0012】
以下、本発明の具体的実施例について図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1実施例による固体撮像装置のチップ実装基板を示す平面図であり、図2は図1に示すチップ実装基板を有する固体撮像装置の組み立て製造工程を示す断面図である。
図1において、チップ実装基板10は、本例の固体撮像装置(カメラモジュール)のパッケージの一部を構成する基板本体11と、この基板本体11に対して一方向(矢印a方向)にスライド可能に設けられたスライド基板部13とを有する。
すなわち、スライド基板部13は、基板本体11の両側縁部に設けられたスライドガイド部12にスライド可能に嵌合されている。
また、基板本体11の中央部には、固体撮像素子(半導体チップ)15の撮像領域にほぼ対応した形状を有する受光用窓部14が形成されている。
【0013】
固体撮像素子15は、一方の端部が基板本体11に接合され、他方の端部がスライド基板部13に接合されることにより、チップ実装基板10に実装される。そして、スライドガイド部12に沿ってスライド基板部13をスライドさせることにより、固体撮像素子15に矢印a方向の応力を付与し、固体撮像素子15を任意の曲率で湾曲させることができる。
なお、基板本体11およびスライド基板部13には、固体撮像素子15の電極パッドを接続するための配線パターンやその他の周辺回路等が搭載されており、固体撮像素子15が電気的に接続されている。また、基板本体11とスライド基板部13との間もスライド構造の電極パッド等によって電気的に接続されているものとする。
【0014】
次に、本実施例の固体撮像装置の具体的な組み立て作業および構造について図2に沿って説明する。
まず、図2(A)は、固体撮像素子15を基板本体11およびスライド基板部13に接合した状態を概略的に示してる。この状態では、固体撮像素子15は平坦な状態で基板本体11とスライド基板部13の間に配置されている。なお、固体撮像素子15の撮像面は図2の上方に向いている。
固体撮像素子15は、複数の固体撮像素子を形成したシリコンウェーハに裏面研削を行い、所定の厚さに薄型化した後、このウェーハをダイシングして、それぞれ固体撮像素子を構成する複数の半導体チップに分離して形成されるものであり、容易に湾曲させるために極薄型のフリップチップとして形成されており、例えば厚さ50μmまで薄くしたものである。なお、固体撮像素子15の厚みの範囲としては、20μm〜70μmが望ましい。
【0015】
また、固体撮像素子15の両端部は、バンプ24およびアンダーフィル材23を介してチップ実装基板10に電気的および機械的に接合されている。具体的には、チップ実装基板10の基板本体11およびスライド基板部13にAuバンプ24を形成し、超音波接合によりチップ実装基板10と固体撮像素子15を接合する。なお、この場合の実装方法としては、この他にも、Agペーストによる接合方法、異方性導電膜による接合方法などの方法を用いてもよい。
続いて、バンプ接合箇所にアンダーフィル材23を充填し、接合強度を補強する。
【0016】
次に、図2(B)に示すように、チップ実装基板10のスライド基板部13を一方(図2(B)では左側)から力を加えてスライドし、固体撮像素子15を下方に凸状となる形で湾曲させる。
この際、チップ実装基板10を電気的に画像出力用の外部装置に接続し、この外部装置のモニター上で画像を見ながらスライド操作を行うことにより、撮像面の中心部及び4つの各コーナー部の解像度が最大となるような位置にスライド基板部13をスライドし、この位置でスライド基板部13を瞬間接着材等で固定する。
なお、スライド操作は手動に限らず、所定の治具を用いることも可能である。例えばネジ状の押圧部材を回転操作して締め込み、スライド基板部13を押圧してスライド変位させるような機構を設け、高精度の調整を行えるようにすることが可能である。
また、上述のように解像度を確認する代わりに、例えば所定のピッチで白黒の縦線を描いたパターンを撮像し、そのMTF(Modulation Transfer Function)を確認しながらフォーカス調整を行ってもよい。
【0017】
次に、図2(C)に示すように、固体撮像素子15の補強として接着性樹脂25を塗布形成する。すなわち、接着性樹脂25は、溶融した状態で固体撮像素子15の裏面全体およびチップ実装基板10の主要部分を包囲するように塗布され、例えば加熱硬化することにより、固体撮像素子15の湾曲形状およびスライド基板部13の位置を固定するものである。
この後、固体撮像素子15の画面(撮像領域)に付着した浮遊ゴミなどを除去するため洗浄を行い、シールガラス26をチップ実装基板10の上面に接合して固体撮像素子を封止する。
なお、シールガラス26は赤外線カットフィルター機能をもたせることもできる。また、例えば回折格子による色偽防止機構をもたせることも可能である。
【0018】
次に、図2(D)に示すように、レンズアセンブリをチップ実装基板10に固定する。この際、レンズアセンブリは、鏡筒部28とレンズ27、及び固定絞り部29からなる。鏡筒部28は、一体物であっても、ネジ式でレンズ部が可動する機構をもたせてもよい。なお、固体撮像素子15は、信号処理回路を含むワンチップでデジタル出力が可能な機能を有するものを使ってもよく、また、信号処理部は独立させて、センサ出力のみの素子を使ってもよい。
以上の工程により、湾曲した固体撮像素子15を有する固体撮像装置が完成する。
本実施例においては、スライド機構を有するチップ実装基板10の位置調整により、固体撮像素子15を任意の曲率に調整して容易に固定することが可能であり、各種の結像光学系に適用することが可能である。
【0019】
図3は本発明の第2実施例による固体撮像装置のチップ実装基板を示す平面図である。なお、図1に示す第1実施例と共通の構成要素については同一符号を付して説明する。
上述した第1実施例では、固体撮像素子15の片側にスライド基板部13を設け、これを一方向にスライドさせることにより、固体撮像素子15を湾曲変位させるようにしたが、この第2実施例は、固体撮像素子15の両側にスライド基板部13A、13Bを設け、これらを両側から中心方向にスライドさせることにより、固体撮像素子15を湾曲変位させるようにしたものである。
【0020】
すなわち本実施例において、チップ実装基板10の基板本体11には、両側縁部にスライドガイド部12が設けられ、このスライドガイド部12には左右両側にスライド基板部13A、13Bが設けられている。そして、固体撮像素子15の両端部は、各スライド基板部13A、13Bに電気的、機械的に接合されている。なお、接合構造は図2に示す例と同様である。
したがって、一方のスライド基板部13Aを一方向(矢印a方向)、他方のスライド基板部13Bを他方向(矢印b方向)にスライド操作することにより、固体撮像素子15を任意の湾曲率に湾曲させることができる。
なお、本実施例においても、基板本体11の中央部には、固体撮像素子15の撮像領域にほぼ対応した形状を有する受光用窓部14が形成されている。
また、本実施例による固体撮像装置の組み立て製造工程は、上述した第1実施例の工程とほぼ同様であるが、固体撮像素子を湾曲する工程において、左右のスライド基板部13A、13Bを両側からスライドさせて固体撮像素子の湾曲率を調整するように行う。
なお、その他は、第1実施例と同様であるので説明は省略する。
【0021】
以上のように本実施の形態による固体撮像装置では、固体撮像素子の撮像面をレンズの像面湾曲収差を吸収するように湾曲させることができ、薄型で画面の全領域に渡ってフォーカスが合った固体撮像装置を得ることができる。
また、湾曲率をモニターしながら調整することにより、個体差の少ない精度の高い固体撮像装置を製造することができる。
また、設計の異なるレンズに最適な湾曲位置で固体撮像素子を実装することも可能であり、レンズ設計に依存しない精密な固体撮像装置を製造することが可能となる。
なお、本発明は、CCD型固体撮像素子やCMOS型固体撮像素子のいずれにも適用することが可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像装置によれば、薄型半導体チップ状の固体撮像素子が調整機構によって所定の湾曲率に湾曲されて固定されていることから、固体撮像素子の撮像面全体を結像光学系の焦点及び像面湾曲収差に対して最適な位置に配置することができるので、結像光学系の像面湾曲による影響を除去でき、高解像度で周辺ボケのない画像を得ることができ、さらにカメラモジュール等の薄型化や小型化を図ることが可能となる。特に、スライド基板部のスライド位置調整により、固体撮像素子を任意の曲率に調整して容易に固定することが可能である。
【0023】
また本発明の製造方法によれば、薄型半導体チップ状の固体撮像素子をチップ実装基板に実装する際に固体撮像素子に応力を加えて最適な湾曲率調整して固定することから、固体撮像素子の撮像面全体を結像光学系の焦点及び像面湾曲収差に対して最適な位置に配置することができるので、結像光学系の像面湾曲による影響を除去でき、高解像度で周辺ボケのない画像を得ることができ、さらにカメラモジュール等の薄型化や小型化を図ることが可能となる。特に、スライド基板部のスライド位置調整により、固体撮像素子を任意の曲率に調整して容易に固定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による固体撮像装置のチップ実装基板を示す平面図である。
【図2】図1に示すチップ実装基板を有する固体撮像装置の組み立て製造工程を示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施例による固体撮像装置のチップ実装基板を示す平面図である。
【図4】従来の固体撮像装置における結像光学系の配置例を示す構成図である。
【符号の説明】
10……チップ実装基板、11……基板本体、12……スライドガイド部、13……スライド基板部、14……受光用窓部、15……固体撮像素子、23……アンダーフィル材、24……バンプ、25……接着性樹脂、26……シールガラス、27……レンズ、28……鏡筒部、29……固定絞り部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device such as a camera module that mounts a CCD-type imaging device or a CMOS-type imaging device at a high density and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a thin solid-state imaging device with little peripheral blur and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, video cameras and electronic cameras have been widely used, and CCD-type and CMOS-type solid-state imaging devices are used for these camera modules.
These solid-state imaging devices are configured by arranging a plurality of unit pixels each provided with a photoelectric conversion means (photodiode; PD) on a thin semiconductor chip in a two-dimensional array to form an imaging region.
In the CCD type solid-state imaging device, light incident on each unit pixel is photoelectrically converted by a photodiode to generate a signal charge, and this signal charge is provided in the output unit via the vertical CCD transfer register and the horizontal CCD transfer register. To the floating diffusion (FD) section. Then, the potential fluctuation of the FD portion is detected by a MOS transistor, converted into an electric signal, and amplified to be output as an imaging signal.
[0003]
On the other hand, in the CMOS type solid-state imaging device, each unit pixel has various MOS transistors such as an FD unit and transfer, amplification, etc., and photoelectrically converts light incident on each unit pixel by a photodiode to generate a signal charge. This signal charge is transferred to the FD portion by the transfer transistor, the potential fluctuation of the FD portion is detected by the amplification transistor, converted into an electric signal, and amplified to output a signal for each pixel from the signal line.
[0004]
FIG. 4 is a configuration diagram showing an arrangement example of the imaging optical system in such a solid-state imaging device.
Reflected light from a subject (not shown) passes through the lens 1 and forms an image on the imaging region of the solid-state imaging device 2.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, with respect to the imaging optical system provided in the solid-state imaging device as described above, lens aberration generally called field curvature occurs.
Therefore, for example, as shown in FIG. 4, even if the in-focus position is set to the light receiving surface A in the center of the imaging region in the solid-state imaging device 2, the focus in the periphery of the imaging region is affected by the above-described curvature of field. Since the position is a position B far from the light receiving surface, defocusing occurs.
As a result, the imaging characteristics have deteriorated, such as non-uniform image quality at the center and periphery of the image.
[0006]
More specifically, when the lens mount is performed so that the light receiving surface A at the center of the imaging region is just focused, the image focused on the point B in the peripheral portion of the imaging region becomes an out-of-focus image.
For this reason, as a lens mounting method, it is necessary to perform a lens mount in which the central focus is slightly defocused to increase the peripheral resolution. For this reason, the overall resolution of the image can be improved relatively, but it is impossible to make the focus from the center to the periphery of the imaging region due to the influence of the aberration of the lens.
In addition to the requirement to reduce the thickness of the module, there is a problem that the lens design becomes more difficult as the thickness is reduced.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the influence of the curvature of field of the imaging optical system, to obtain a high-resolution image without peripheral blur, and to make the camera module and the like thinner and smaller. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a thin solid-state imaging device in the form of a semiconductor chip, an adjustment mechanism that adjusts a curvature by bending the solid-state imaging device by applying stress to the solid-state imaging device, Fixing means for fixing the curved state of the solid-state imaging device adjusted by the adjusting mechanism, the adjusting mechanism is provided with a slide substrate portion that can slide on a chip mounting substrate for mounting the solid-state imaging device, The mechanism is configured to apply a stress to the solid-state image sensor to bend by sliding the slide substrate unit in a state where the end of the solid-state image sensor is joined to the slide substrate unit, and the fixing unit includes the adjustment mechanism. And a means for fixing the position of the chip mounting substrate and the slide substrate portion with an adhesive in a state where the solid-state imaging device is curved by the above .
The present invention, when mounting a thin semiconductor chip-like solid-state imaging element chip mounting substrate, by applying a stress to the solid-intends row adjust the curvature by bending the solid-state imaging device adjustment And a fixing step for fixing the adjusted curved state of the solid-state imaging device, the adjustment step includes providing a slide substrate portion that can slide on a chip mounting substrate for mounting the solid-state imaging device, The step of applying a stress to the solid-state imaging device by bending the slide substrate portion with the end portion of the solid-state imaging device being joined to the slide substrate portion, and the fixing step is the adjustment step. It is a step of fixing the position of the chip mounting substrate and the slide substrate portion with an adhesive in a state where the solid-state imaging device is curved by the step .
[0009]
In the solid-state imaging device of the present invention, since the solid-state imaging device in the form of a thin semiconductor chip is curved and fixed at a predetermined curvature by the adjustment mechanism, the entire imaging surface of the solid-state imaging device is focused on the imaging optical system and It can be arranged at an optimum position for the field curvature aberration.
Therefore, it is possible to eliminate the influence of the field curvature of the imaging optical system, obtain an image with high resolution and no peripheral blur, and further reduce the thickness and size of the camera module and the like.
[0010]
In addition, the manufacturing method of the present invention applies stress to the solid-state image pickup device when the thin-film semiconductor chip-like solid-state image pickup device is mounted on the chip mounting substrate, so that the optimal curvature is adjusted and fixed. The entire imaging surface can be disposed at an optimum position with respect to the focal point of the imaging optical system and the field curvature aberration.
Therefore, it is possible to eliminate the influence of the field curvature of the imaging optical system, obtain an image with high resolution and no peripheral blur, and further reduce the thickness and size of the camera module and the like.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is not limited to the following description. Unless otherwise specified, the present invention is not limited to these embodiments.
The present embodiment provides a solid-state imaging device that has a function of adjusting a focal point and a field curvature aberration by bending a thin solid-state imaging device (semiconductor chip) by applying stress.
[0012]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a chip mounting substrate of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an assembly manufacturing process of the solid-state imaging device having the chip mounting substrate shown in FIG. .
In FIG. 1, a chip mounting substrate 10 is slidable in one direction (arrow a direction) with respect to a substrate body 11 constituting a part of the package of the solid-state imaging device (camera module) of this example. And a slide substrate portion 13 provided on the substrate.
In other words, the slide substrate portion 13 is slidably fitted to the slide guide portions 12 provided on both side edges of the substrate body 11.
A light receiving window 14 having a shape substantially corresponding to the imaging area of the solid-state imaging device (semiconductor chip) 15 is formed at the center of the substrate body 11.
[0013]
The solid-state imaging device 15 is mounted on the chip mounting substrate 10 by joining one end portion to the substrate body 11 and the other end portion to the slide substrate portion 13. Then, by sliding the slide substrate portion 13 along the slide guide portion 12, it is possible to apply stress in the direction of arrow a to the solid-state image pickup device 15, and to curve the solid-state image pickup device 15 with an arbitrary curvature.
Note that the substrate main body 11 and the slide substrate unit 13 are equipped with wiring patterns for connecting the electrode pads of the solid-state image sensor 15 and other peripheral circuits, and the solid-state image sensor 15 is electrically connected. Yes. Further, it is assumed that the substrate body 11 and the slide substrate portion 13 are also electrically connected by an electrode pad having a slide structure.
[0014]
Next, a specific assembly operation and structure of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, FIG. 2A schematically shows a state in which the solid-state imaging device 15 is bonded to the substrate body 11 and the slide substrate portion 13. In this state, the solid-state imaging device 15 is disposed between the substrate body 11 and the slide substrate unit 13 in a flat state. Note that the imaging surface of the solid-state imaging device 15 faces upward in FIG.
The solid-state imaging device 15 performs back surface grinding on a silicon wafer on which a plurality of solid-state imaging devices are formed, and after thinning the silicon wafer to a predetermined thickness, the wafer is diced to form a plurality of semiconductor chips that respectively constitute the solid-state imaging device. In order to bend easily, it is formed as a very thin flip chip, and is thinned to a thickness of 50 μm, for example. In addition, as a range of the thickness of the solid-state image sensor 15, 20 micrometers-70 micrometers are desirable.
[0015]
Further, both end portions of the solid-state imaging device 15 are electrically and mechanically joined to the chip mounting substrate 10 via the bumps 24 and the underfill material 23. Specifically, Au bumps 24 are formed on the substrate body 11 and the slide substrate portion 13 of the chip mounting substrate 10, and the chip mounting substrate 10 and the solid-state imaging device 15 are bonded by ultrasonic bonding. In addition, as a mounting method in this case, other methods such as a bonding method using an Ag paste and a bonding method using an anisotropic conductive film may be used.
Subsequently, the underfill material 23 is filled in the bump bonding portion to reinforce the bonding strength.
[0016]
Next, as shown in FIG. 2 (B), the slide substrate portion 13 of the chip mounting substrate 10 is slid by applying force from one side (left side in FIG. 2 (B)), and the solid-state imaging device 15 is convex downward. Bend in the shape of
At this time, the chip mounting substrate 10 is electrically connected to an external device for image output, and a slide operation is performed while viewing the image on the monitor of the external device, so that the central portion of the imaging surface and the four corner portions The slide substrate unit 13 is slid to a position where the resolution of the image becomes the maximum, and the slide substrate unit 13 is fixed with an instantaneous adhesive or the like at this position.
The sliding operation is not limited to manual operation, and a predetermined jig can be used. For example, a mechanism that rotates and tightens a screw-like pressing member and presses and slides the slide substrate portion 13 can be provided so that high-precision adjustment can be performed.
Further, instead of confirming the resolution as described above, for example, a pattern in which a black and white vertical line is drawn at a predetermined pitch may be captured, and focus adjustment may be performed while confirming the MTF (Modulation Transfer Function).
[0017]
Next, as shown in FIG. 2C, an adhesive resin 25 is applied and formed as a reinforcement for the solid-state imaging device 15. That is, the adhesive resin 25 is applied so as to surround the entire back surface of the solid-state image pickup device 15 and the main part of the chip mounting substrate 10 in a molten state, and is heated and cured, for example. The position of the slide substrate unit 13 is fixed.
Thereafter, cleaning is performed to remove floating dust and the like attached to the screen (imaging region) of the solid-state imaging device 15, and the sealing glass 26 is bonded to the upper surface of the chip mounting substrate 10 to seal the solid-state imaging device.
The sealing glass 26 can also have an infrared cut filter function. It is also possible to provide a color falsification prevention mechanism using, for example, a diffraction grating.
[0018]
Next, as shown in FIG. 2D, the lens assembly is fixed to the chip mounting substrate 10. At this time, the lens assembly includes a lens barrel portion 28, a lens 27, and a fixed aperture portion 29. The lens barrel part 28 may be an integral part or may be provided with a screw-type mechanism for moving the lens part. Note that the solid-state imaging device 15 may be a single chip including a signal processing circuit and having a function capable of digital output, or the signal processing unit may be independent and a sensor output only device may be used. Good.
Through the above steps, a solid-state imaging device having a curved solid-state imaging element 15 is completed.
In the present embodiment, the solid-state imaging device 15 can be easily fixed to an arbitrary curvature by adjusting the position of the chip mounting substrate 10 having a slide mechanism, and is applied to various imaging optical systems. It is possible.
[0019]
FIG. 3 is a plan view showing a chip mounting board of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the same component as 1st Example shown in FIG.
In the first embodiment described above, the slide substrate portion 13 is provided on one side of the solid-state image sensor 15, and the solid-state image sensor 15 is curvedly displaced by sliding it in one direction. However, the second embodiment The slide substrate portions 13A and 13B are provided on both sides of the solid-state image sensor 15, and the solid-state image sensor 15 is curvedly displaced by sliding them in the center direction from both sides.
[0020]
That is, in this embodiment, the substrate body 11 of the chip mounting substrate 10 is provided with slide guide portions 12 on both side edge portions, and the slide guide portion 12 is provided with slide substrate portions 13A and 13B on the left and right sides. . Then, both end portions of the solid-state imaging device 15 are electrically and mechanically joined to the slide substrate portions 13A and 13B. The junction structure is the same as that shown in FIG.
Therefore, the solid-state imaging device 15 is curved to an arbitrary curvature by sliding the one slide substrate portion 13A in one direction (arrow a direction) and the other slide substrate portion 13B in the other direction (arrow b direction). be able to.
Also in the present embodiment, a light receiving window 14 having a shape substantially corresponding to the imaging region of the solid-state imaging device 15 is formed in the central portion of the substrate body 11.
Further, the assembly manufacturing process of the solid-state imaging device according to the present embodiment is substantially the same as the process of the first embodiment described above, but in the process of bending the solid-state imaging device, the left and right slide substrate portions 13A and 13B are moved from both sides. The sliding is performed to adjust the curvature of the solid-state imaging device.
The rest is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0021]
As described above, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, the imaging surface of the solid-state imaging device can be curved so as to absorb the field curvature aberration of the lens, and is thin and in focus over the entire area of the screen. A solid-state imaging device can be obtained.
Further, by adjusting the curvature while monitoring, it is possible to manufacture a solid-state imaging device with high accuracy with little individual difference.
In addition, it is possible to mount a solid-state imaging device at an optimal curved position for a lens having a different design, and it becomes possible to manufacture a precise solid-state imaging device that does not depend on the lens design.
The present invention can be applied to either a CCD solid-state image sensor or a CMOS solid-state image sensor.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the solid-state imaging device of the present invention, since the solid-state imaging device in the form of a thin semiconductor chip is curved and fixed to a predetermined curvature by the adjustment mechanism, the entire imaging surface of the solid-state imaging device is Since it can be placed at the optimum position for the focal point and field curvature aberration of the imaging optical system, it is possible to eliminate the influence of the field curvature of the imaging optical system and to obtain an image with high resolution and no peripheral blur. In addition, the camera module and the like can be made thinner and smaller. In particular, by adjusting the slide position of the slide substrate portion, the solid-state imaging device can be adjusted to an arbitrary curvature and easily fixed.
[0023]
In addition, according to the manufacturing method of the present invention, when a solid-state image pickup device having a thin semiconductor chip shape is mounted on a chip mounting substrate, stress is applied to the solid-state image pickup device to adjust and fix it to an optimal curvature, so that the solid-state image pickup device is fixed. Since the entire imaging surface of the element can be arranged at an optimum position with respect to the focal point and field curvature aberration of the imaging optical system, the influence of the field curvature of the imaging optical system can be eliminated, and peripheral blurring can be achieved with high resolution. Image can be obtained, and the camera module and the like can be made thinner and smaller. In particular, by adjusting the slide position of the slide substrate portion, the solid-state imaging device can be adjusted to an arbitrary curvature and easily fixed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a chip mounting board of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an assembly manufacturing process of a solid-state imaging device having the chip mounting substrate shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view showing a chip mounting board of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an arrangement example of an imaging optical system in a conventional solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Chip mounting board | substrate, 11 ... Board | substrate body, 12 ... Slide guide part, 13 ... Slide board part, 14 ... Light-receiving window part, 15 ... Solid-state image sensor, 23 ... Underfill material, 24 ...... Bump, 25 ... Adhesive resin, 26 .... Seal glass, 27..Lens, 28..Tube, 29 .. Fixed aperture part.

Claims (11)

薄型半導体チップ状の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に応力を加えることにより、前記固体撮像素子を湾曲させて湾曲率の調整を行う調整機構と、
前記調整機構によって調整された前記固体撮像素子の湾曲状態を固定する固定手段とを有し、
前記調整機構は、固体撮像素子を実装するためのチップ実装基板にスライド可能なスライド基板部を設け、前記固体撮像素子の端部をスライド基板部に接合した状態で、前記スライド基板部をスライドさせることにより、前記固体撮像素子に応力を付与して湾曲させる機構であり、
前記固定手段は、前記調整機構によって固体撮像素子を湾曲させた状態で、前記チップ実装基板とスライド基板部との位置を接着剤によって固定する手段である、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device in the form of a thin semiconductor chip;
An adjustment mechanism that adjusts a curvature by bending the solid-state image sensor by applying stress to the solid-state image sensor;
Fixing means for fixing the curved state of the solid-state imaging device adjusted by the adjustment mechanism ;
The adjustment mechanism includes a slidable slide substrate portion mounted on a chip mounting substrate for mounting a solid-state image sensor, and slides the slide substrate portion in a state where an end portion of the solid-state image sensor is bonded to the slide substrate portion. By this, it is a mechanism for applying a stress to the solid-state imaging device to bend,
The fixing means is means for fixing the position of the chip mounting substrate and the slide substrate portion with an adhesive in a state where the solid-state imaging device is curved by the adjustment mechanism.
A solid-state imaging device.
前記調整機構による調整中に前記固体撮像素子から出力される画像を画像モニター用の外部装置に出力する画像出力手段を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。  The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an image output unit that outputs an image output from the solid-state imaging device to an external device for image monitoring during adjustment by the adjustment mechanism. 前記固体撮像素子は一次元方向に湾曲されることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging element is curved in a one-dimensional direction . 前記スライド基板部が固体撮像素子の片側に設けられていることを特徴とする請求項記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the slide substrate portion is provided on one side of the solid-state imaging device. 前記スライド基板部が固体撮像素子の両側に設けられていることを特徴とする請求項記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the slide substrate portion is provided on both sides of the solid-state imaging device. 前記固定手段には、前記瞬間接着剤によって固体撮像素子の状態を固定した後、その固定状態を補強する接着性樹脂を含むことを特徴とする請求項記載の固体撮像装置。Wherein the fixing means, said after fixing the state of the solid-state image pickup device by an instant adhesive, the solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that it comprises an adhesive resin to reinforce the fixed state. 前記固体撮像素子がCCD型固体撮像素子であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。  The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is a CCD solid-state imaging device. 前記固体撮像素子がCMOS型固体撮像素子であることを特徴とす請求項1記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein you, characterized in that the solid-state imaging device is a CMOS type solid-state imaging device. 薄型半導体チップ状の固体撮像素子をチップ実装基板に実装する際に、前記固体撮像素子に応力を加えることにより、前記固体撮像素子を湾曲させて湾曲率の調整を行う調整工程と、その調整された前記固体撮像素子の湾曲状態を固定する固定工程とを有し、
前記調整工程は、固体撮像素子を実装するためのチップ実装基板にスライド可能なスライド基板部を設け、前記固体撮像素子の端部をスライド基板部に接合した状態で、前記スライド基板部をスライドさせることにより、前記固体撮像素子に応力を付与して湾曲させる工程であり、
前記固定工程は、前記調整工程によって固体撮像素子を湾曲させた状態で、前記チップ実装基板とスライド基板部との位置を接着剤によって固定する工程である、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
The thin semiconductor chip-like solid-state imaging device in mounting the chip mounting board, the solid stress by adding the image pickup element, and an adjusting step intends line adjustment of curvature by bending the solid-state imaging device, the adjustment A fixing step of fixing the curved state of the solid-state imaging device ,
In the adjusting step, a slide substrate part is provided on a chip mounting substrate for mounting a solid-state image sensor, and the slide substrate part is slid in a state where an end of the solid-state image sensor is joined to the slide substrate part. Is a step of applying stress to the solid-state imaging device to bend it,
The fixing step is a step of fixing the position of the chip mounting substrate and the slide substrate portion with an adhesive in a state where the solid-state imaging device is bent by the adjustment step.
A method of manufacturing a solid-state imaging device.
前記調整工程によって固体撮像素子の湾曲率の調整中に前記固体撮像素子から出力される画像を外部装置でモニターすることにより、最適画像に対応する湾曲率に調整することを特徴とする請求項記載の固体撮像装置の製造方法。By monitoring the image output from the solid-state imaging device during adjustment of the curvature of the solid-state imaging device by said adjusting step in the external device, according to claim 9, characterized in that to adjust the curvature corresponding to the optimum image The manufacturing method of the solid-state imaging device of description. 前記固定工程は、前記固体撮像素子を湾曲させた状態で、前記チップ実装基板とスライド基板部との位置を接着剤によって固定した後、その固定状態を接着性樹脂で補強することを特徴とする請求項記載の固体撮像装置の製造方法。In the fixing step, the position of the chip mounting substrate and the slide substrate portion is fixed with an adhesive in a state where the solid-state imaging device is bent , and then the fixing state is reinforced with an adhesive resin. A method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 9 .
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