JP2002076313A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子チップに反りが生じないように
した固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 複数の固体撮像素子7を搭載した固体撮
像素子チップ1と、固体撮像素子チップ1に電気的に接
続され複数の固体撮像素子7の各々からの信号を伝達す
る配線基板2と、固体撮像素子チップ1の光入射側に設
けられ固体撮像素子チップ1を保護する保護キャップ3
とを備えた固体撮像装置において、固体撮像素子チップ
1を、保護キャップ3と同じ熱膨張係数の基板4上に設
け、基板4と保護キャップ3とを封止樹脂8によって封
止してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルカメラな
どに用いられるCCDあるいはCMOSイメージセンサ
等の固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CCDあるいはCMOSイメージ
センサ等の固体撮像装置は、デジタルカメラなどに利用
され、利用範囲が広がっている。そして、製品の小型
化、薄型化に伴い、固体撮像装置の小型化、薄型化が強
く求められている。この要求に答える為に、たとえば特
開平7−99214号公報に記載されているような、T
AB(tape-automated bonding)テープを用いた固体撮
像装置がある。
【0003】図7は、上記公報に記載されている固体撮
像装置の断面図である。図7に示すように従来の固体撮
像装置は、保護キャップ3の一方の面に絶縁フィルム2
2及び銅リード21を有するTABテープ2が接着剤1
0により接着されている。
【0004】そして、TABテープ2は、異方性導電膜
9を介して、固体撮像素子7を複数搭載した固体撮像素
子チップ1の電極パッド5上に設けられたバンプ6に接
続されている。なお、TABテープ2は、超音波ボンデ
ィングで直接バンプ6に接続することも可能である。
【0005】それから、固体撮像素子チップ1と保護キ
ャップ3の周辺部を封止樹脂8により封止する。このよ
うなTABテープ2を用いた固体撮像装置は、たとえば
ワイヤボンディングしたセラミックパッケージに比べ小
型で、薄型にすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、固体撮像素子チップと保護キャップとの熱膨張係数
が異なる為に、製造工程での加熱あるいは使用時の温度
変化によって固体撮像素子チップに反りが発生してい
た。この対策の一つとして、固体撮像素子チップの主材
質であるシリコンに熱膨張係数が比較的近い保護キャッ
プを使用することが考えられる。
【0007】ところが、コスト面やその他の特性面によ
り、シリコンとの熱膨張係数差が大きい保護キャップを
使用しなくてはならない場合が多く、他の解決法が望ま
れていた。
【0008】また、保護キャップと固体撮像素子チップ
とを貼り合わせて加熱封止する際に、保護キャップと固
体撮像素子チップとの隙間に存在する空気が加熱により
膨張し、封止内部から抜けてしまい、その状態で封止が
完了すると、室温に戻った封止内部の空気が収縮し、固
体撮像素子チップに反りが生じてしまう現象も発生して
いた。この対策としては、貼り合わせ後に通気孔が形成
されるように、予め、封止樹脂の無い部分を設けてお
き、後からその部分を塞いで封止を完了させる方法があ
る。ところが、工程が余分に増えコストアップになると
いう問題があった。
【0009】さらに、封止樹脂自体の硬化収縮によって
も固体撮像素子チップに反りが発生するという問題もあ
った。上記の様に、固体撮像素子チップに反りが発生す
ると、固体撮像素子の各画素でピント位置が異なってし
まい、画質が劣化してしまうといった問題が生じてい
た。
【0010】そこで、本発明は、固体撮像素子チップに
反りが生じないようにした固体撮像装置を提供すること
を課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数の固体撮像素子を搭載した固体撮像
素子チップと、前記固体撮像素子チップに電気的に接続
され複数の前記固体撮像素子の各々からの信号を伝達す
る配線基板と、前記固体撮像素子チップの光入射側に設
けられ前記固体撮像素子チップを保護する保護キャップ
とを備えた固体撮像装置において、前記固体撮像素子チ
ップを、前記保護キャップと同じ熱膨張係数の基板上に
設け、前記基板と前記保護キャップとを封止樹脂によっ
て封止してなることを特徴とする。
【0012】また、本発明は、複数の固体撮像素子を搭
載した固体撮像素子チップと、前記固体撮像素子チップ
に電気的に接続され複数の前記固体撮像素子の各々から
の信号を伝達する配線基板と、前記固体撮像素子チップ
の光入射側に設けられ前記固体撮像素子チップを保護す
る保護キャップとを備えた固体撮像装置において、前記
固体撮像素子チップを、光を遮光する遮光層を介して前
記保護キャップと同じ材質の基板上に設け、前記基板と
前記保護キャップとを封止樹脂によって封止してなるこ
とを特徴とする。
【0013】すなわち、本発明は、熱膨張係数の異なる
保護キャップと固体撮像素子チップとを直接接着しない
ようにして、周囲の温度変化によって固体撮像素子チッ
プに反りが発生しないようにしている。
【0014】また、本発明は、固体撮像素子チップが保
護キャップと基板との間に封入され、保護キャップに固
定しないことにより、封止内部の気圧が変化したり、封
止樹脂が硬化収縮しても、固体撮像素子に反りが生じな
いようにしている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0016】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1の固体撮像装置の断面図である。図2は、図1の平面
図である。図3は、図1の分解斜視図である。図1に
は、固体撮像素子1の電極パッド5上に設けられたバン
プ6に、TABテープ2を接続した様子を示している。
TABテープ2は、たとえば超音波ボンディングにより
接続したり、異方導電膜あるいは導電ペーストを介して
接続することができる。
【0017】バンプ6の材質は通常、金が用いられる
が、銅、ニッケル等の他の金属または合金で形成し、表
面に金めっきを施しても良い。TABテープ2は、絶縁
フィルム22上に銅リード21が複数本形成されてい
る。絶縁フィルム22は、樹脂フィルム、例えば、ポリ
イミド等からなる。
【0018】また、保護キャップ3が、固体撮像素子チ
ップ1の固体撮像素子7の搭載側に、基板4が固体撮像
素子チップ1の裏面側に、それぞれ配置され、固体撮像
素子チップ1を挟み込む構造をとっている。保護キャッ
プ3は、例えば、無アルカリガラス、石英等からなり、
光を透過する。また、透光性を有する樹脂、例えば、ア
クリルからなる保護キャップを用いることも可能であ
る。なお、保護キャップ3は、光学ローパスフィルター
や赤外カットフィルターを積層してもよい。
【0019】さらに、通常、保護キャップ3には、バン
プ6および銅リード21で、入射光が乱反射し画像に悪
影響を及ぼさないようにバンプ6および銅リード21を
覆うように周辺に遮光膜が設けられる。
【0020】基板4は、保護キャップ3と熱膨張係数が
等しい又は保護キャップ3との熱膨張係数差が2ppm
/℃以下であり、例えば、ガラス基板、セラミック基
板、金属基板、樹脂基板あるいは、これらを積層したも
のとしている。
【0021】さらに、保護キャップ3と基板4との周囲
を封止樹脂8により接着し、固体撮像素子チップ1が気
密封止されている。封止樹脂8は、例えばエポキシ系、
アクリル系、フェノール系等の樹脂からなり、熱硬化
型、紫外線硬化型又は紫外線・熱併用硬化型のいずれで
あっても良い。封止樹脂8は、信頼性向上の為にフィラ
ーを混入しても良い。フィラーは、無機材料、有機材料
いずれであってもよく、たとえばシリカ等からなる。
【0022】本実施形態では保護キャップ3を熱膨張係
数が等しい又は熱膨張係数差が小さい基板4に接着して
いる為、周囲の温度変化によって、固体撮像素子チップ
1を反らすような力がほとんど発生しない。また、固体
撮像素子チップ1は、封止内部の気圧変化または、封止
樹脂8の硬化収縮の影響を直接受けることが無い為、固
体撮像素子チップ1の反りを抑えることができる。
【0023】(実施形態2)図4は、本発明の実施形態
2の固体撮像装置の断面図である。なお、図4におい
て、図1と同様の部分には同一符号を付している。図4
には、固体撮像素子チップ1が基板4に柔軟性を有する
接着剤11により固定された様子を示している。
【0024】接着剤11は、例えば、ウレタン系、シリ
コーン系、スチレン系、エステル系、塩化ビニル系、エ
ポキシ系等の樹脂からなり、弾性率が1,000Mpa
以下であることが望ましい。本実施形態では、基板4に
対し一定の位置に固体撮像素子チップ1を固定すること
により、固体撮像装置をカメラに取り付ける際の位置決
めが容易になる。さらに、固体撮像素子チップ1を固定
している接着剤11は、柔軟性を有している為、固体撮
像素子チップ1に反りを生じさせない。
【0025】(実施形態3)図5は、本発明の実施形態
3の固体撮像装置の断面図である。なお、図5におい
て、図1と同様の部分には同一符号を付している。図5
には保護キャップ3と同材質のガラス基板12を用いて
いる。ガラス基板12は、透光性を有するため、固体撮
像装置裏面から不要な光が入らないように、ガラス基板
12の内面に遮光膜13を形成している。
【0026】遮光膜13は、ガラス基板12の全面ある
いは、固体撮像素子チップ1を取り囲むように周囲のみ
に形成している。本実施形態では、保護キャップ3とガ
ラス基板12とを同材質としているため、熱膨張係数の
違いによって、固体撮像素子チップ1に反りが発生しな
い。また、ガラス基板12に遮光膜13を形成している
ため、固体撮像装置の裏面からの光の入射を防ぐことが
できる。
【0027】なお、遮光膜13と基板4と固体撮像素子
チップ1とを接着剤11によって接着するようにしても
よい。あるいは、遮光膜13に、光を遮光する柔軟性の
ある接着剤を使用し、基板4と固体撮像素子チップ1と
を接着してもよい。また、図4に示した固体撮像装置に
遮光膜13を設けてもよい。
【0028】(実施形態4)図6は、本発明の実施形態
4の固体撮像装置の断面図である。なお図6において、
図1と同様の部分には同一符号を付している。図6に
は、固体撮像素子チップ1の周囲に柔軟性を有する樹脂
により接触防止材14を形成している。
【0029】接触防止材14は、たとえば予め保護キャ
ップ3に塗布し、B−ステージ化された熱硬化性樹脂
を、固体撮像素子チップ1および基板4に熱圧着するこ
とで形成している。熱硬化性樹脂をB−ステージ化して
いるのは、熱圧着の際に、これが受光面7まで広がるの
を防ぐためである。また、熱硬化性樹脂の代わりに熱可
塑性樹脂を用いてもよい。
【0030】また、接触防止材14には、例えばウレタ
ン系、シリコーン系、スチレン系、エステル系、塩化ビ
ニル系、エポキシ系、フェノール系等の柔軟性を有する
樹脂からなり、弾性率が1,000Mpa以下であるこ
とが望ましい。本実施形態では、接触防止材14を固体
撮像素子チップ1の周辺部に接着しているが、固体撮像
素子チップ1より外側に形成し、保護キャップ3と基板
4のみに接着するようにしても良い。
【0031】本実施形態では、固体撮像素子7を囲うよ
うに接触防止材14を形成しているため、封止樹脂8が
固体撮像素子7にまで浸入しないため、封止樹脂8の材
料選択の幅が広がる。また、接触防止材14は、柔軟な
樹脂で形成しているので、固体撮像素子チップ1に反り
が発生しない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、固体撮
像素子チップを、保護キャップと同じ熱膨張係数の基板
上に設け、基板と保護キャップとを封止樹脂によって封
止したり、固体撮像素子チップを、光を遮光する遮光層
を介して保護キャップと同じ材質の基板上に設け、基板
と保護キャップとを封止樹脂によって封止しているた
め、固体撮像素子チップに反りが生じないようにするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像装置の実施形態1の断面図で
ある。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1の分解斜視図である。
【図4】本発明の固体撮像装置の実施形態2の断面図で
ある。
【図5】本発明の固体撮像装置の実施形態3の断面図で
ある。
【図6】本発明の固体撮像装置の実施形態4の断面図で
ある。
【図7】従来の固体撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
1 固体撮像素子チップ 2 TABテープ 3 保護キャップ 4 基板 5 電極パッド 6 バンプ 7 固体撮像素子 8 封止樹脂 9 異方性導電膜 10 接着剤 11 接着剤 12 ガラス基板 13 遮光膜 14 接触防止材 21 銅リード 22 絶縁フィルム
フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA08 AA10 AB01 BA10 BA14 GB01 GC11 GC20 HA02 HA20 HA23 HA25 HA26 HA30 HA31 HA32 5C024 CY48 EX23 EX24 EX51 GY01 GY31 5F088 BA10 BB03 EA04 JA06 JA10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の固体撮像素子を搭載した固体撮像
    素子チップと、前記固体撮像素子チップに電気的に接続
    され複数の前記固体撮像素子の各々からの信号を伝達す
    る配線基板と、前記固体撮像素子チップの光入射側に設
    けられ前記固体撮像素子チップを保護する保護キャップ
    とを備えた固体撮像装置において、 前記固体撮像素子チップを、前記保護キャップと同じ熱
    膨張係数の基板上に設け、 前記基板と前記保護キャップとを封止樹脂によって封止
    してなることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 複数の固体撮像素子を搭載した固体撮像
    素子チップと、前記固体撮像素子チップに電気的に接続
    され複数の前記固体撮像素子の各々からの信号を伝達す
    る配線基板と、前記固体撮像素子チップの光入射側に設
    けられ前記固体撮像素子チップを保護する保護キャップ
    とを備えた固体撮像装置において、 前記固体撮像素子チップを、前記保護キャップと同じ材
    質の基板上に設け、 前記基板と前記保護キャップとを封止樹脂によって封止
    してなることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記固体撮像素子チップは、柔軟性を有
    する接着剤によって前記基板上に接着することを特徴と
    する請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 複数の前記固体撮像素子の各々と前記封
    止樹脂との間に、該封止樹脂が複数の前記固体撮像素子
    の各々に接触しないように接触防止材を設けることを特
    徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の固体撮
    像装置。
  5. 【請求項5】 前記基板は、ガラス基板、セラミック基
    板、金属基板、樹脂基板あるいは、これらを積層してな
    る基板であることを特徴とする請求項1から4のいずれ
    か1項に記載の固体撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記封止樹脂は、エポキシ系、アクリル
    系、フェノール系等の樹脂であることを特徴とする請求
    項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
  7. 【請求項7】 前記固体撮像素子チップは、光を遮光す
    る遮光層を介して前記基板上に設けることを特徴とする
    請求項1から6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
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