JP2004173028A

JP2004173028A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2004173028A
Application number: JP2002337444A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamamoto; 秀男山本
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】接着剤あるいは封止樹脂などの固体撮像素子の受光エリアへのはみ出しを防止した気密封止を行い、歩留まりの向上を図ると共に、撮像特性の劣化を防止して高い信頼性、更には良好な放熱特性を有する固体撮像装置を提供する。
【解決手段】固体撮像素子１を、その受光エリア１１に対向した開口部１２を有する基板３の一方の面に形成された配線パターン４に突起電極７を介して接着剤８で電気的に接続し、前記基板の他方の面には前記開口部を封止するように透光性部材５を接着し、前記固体撮像素子を収納可能な凹部を有する封止部材６を前記固体撮像素子の裏面側から、それを取り囲むようにして前記基板に接着し気密封止して固体撮像装置を構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体撮像素子の実装技術、特に固体撮像素子に薄型構造の気密封止実装を施して構成した固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−１４８６６６号公報
【０００３】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子は、デジタルカメラの他、パソコン、携帯電話等にまで搭載されるようになっており、ますます小型化、薄型化の実装形態の要求が強まっている。
【０００４】
これらの要求を満たすために、例えば特開平８−１４８６６６号公報に開示されているようなマイクロレンズ付きの固体撮像装置が提案されている。この固体撮像装置の構成を図４に示す。図４において、１０１はマイクロレンズ１０２を設けた固体撮像素子で、該固体撮像素子１０１は、その受光エリアに対向した開口部を有する可撓性基板等からなる基板１０３の一方の面に形成された配線パターン１０４に、固体撮像素子１０１上の突起電極１０７を介し異方導電性接着剤等の接着剤１０８により電気的に接続され、前記基板１０３の他方の面に前記開口部を塞ぐように透光性部材１０５が接着され、固体撮像素子１０１の表面に形成されているマイクロレンズ１０２と前記透光性部材１０５との間に空間が設けられて構成されているものである。すなわち、固体撮像素子１０１の受光エリアが気密封止された状態となっている。
【０００５】
このように構成された固体撮像装置においては、小型化及び薄型化が可能になると共に、撮像領域（受光エリア）上における結露や撮像特性の劣化を防止して、信頼性を確保できるなど多くの利点を有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来提案の固体撮像装置においても、次のような課題がある。すなわち、従来提案の構造の固体撮像装置では、受光エリアを取り囲むように固体撮像素子１０１の表面の全周囲を、異方導電性接着剤等の接着剤１０８で接着するように構成しているため、その異方導電性接着剤等の接着剤１０８が受光エリアに浸み出してしまうことがあり、特に、固体撮像素子１０１の電極パッドが２方向のみに配置されている場合、受光エリア外縁部の電極パッドのない２方向にも異方導電性接着剤等の接着剤１０８を塗布せねばならず、この場合、この方向の基板１０３には配線パターンがないため、接着剤１０８が流れ出し易く、歩留まりの確保が難しかった。
【０００７】
すなわち、従来の提案の固体撮像装置の構造では、異方導電性接着剤等の接着剤１０８の受光エリアへの浸み出しによる歩留まりの低下という問題があった。また、浸み出した接着剤の影響により、撮像特性が劣化してしまうという問題もあった。更に、上記のような小型、薄型の構造では、セラミック等のパッケージがないため固体撮像素子１０１の放熱性が悪いという欠点があり、特に消費電流の多いＣＣＤを撮像素子として用いた場合では大きな問題であった。
【０００８】
本発明は、従来提案の固体撮像装置における上記問題点を解消するためになされたもので、接着剤あるいは封止樹脂などが固体撮像素子の受光エリアへ浸み出すのを防止して歩留まりの向上を図ると共に、撮像特性の劣化を防止して高い信頼性、更には良好な放熱特性を有する固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
請求項毎に目的を述べると、請求項１に係る発明は、接着剤あるいは封止樹脂などの固体撮像素子の受光エリアへの浸み出しによる撮像特性の劣化を防止して、高歩留まりで高信頼性のある固体撮像装置を提供することを目的とする。請求項２に係る発明は、更に、良好な放熱特性を有する固体撮像を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、固体撮像素子と、該固体撮像素子の受光エリアに対向した開口部を有し、一方の面に形成された配線パターンに突起電極を介して前記固体撮像素子が電気的に接続された基板と、該基板の他方の面に前記開口部を封止するように接着された透光性部材とを有する固体撮像装置において、前記固体撮像素子を収納可能な凹部を有する封止部材を前記固体撮像素子の裏面側から該固体撮像素子を取り囲むように前記基板に接着し気密封止することを特徴とするものである。
【００１１】
このように構成された固体撮像装置においては、固体撮像素子の裏面側が封止部材により気密封止されるように構成されているので、固体撮像素子と基板の配線パターンとの接続部における、接着剤あるいは封止樹脂の受光エリアへの浸み出しによる撮像特性への悪影響を防止して、高歩留まりで高信頼性のある固体撮像装置を実現することが可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記封止部材は、放熱部材であり、前記固体撮像素子の裏面に接着されていることを特徴とするものである。
【００１３】
このように、封止部材を放熱部材とし、固体撮像素子の裏面に接着させることにより、請求項１に係る固体撮像装置における作用効果に加えて、より放熱効果のある固体撮像装置が実現可能となる。また、封止部材を選択することにより、固体撮像装置の機械的強度を増すことも可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る固体撮像装置の第１の実施の形態を示す断面図で、図２は透光性部材を取り除き且つマイクロレンズを概略的に示す平面図である。両図において、１はマイクロルレンズ２を備えた固体撮像素子で、該固体撮像素子１は、電極パッド上に形成された突起電極７を介して、固体撮像素子１の受光エリア１１に対向した開口部１２を有する可撓性基板などからなる基板３の一方の面に形成された配線パターン４に、異方導電性接着剤などの接着剤８により接着して電気的に接続し、基板３の他方の面には前記開口部１２を塞ぐように、透光性部材５が接着剤９にて接着されている。更に、固体撮像素子１を収納可能な凹部を有する封止部材６を、固体撮像素子１の裏面側から、該固体撮像素子１を取り囲むようにして基板３に封止用接着剤１０にて接着して、固体撮像素子１を気密封止している。このとき、固体撮像素子１の裏面と封止部材６は接着されておらず空隙を有している。
【００１５】
このように、固体撮像素子１の裏面側から固体撮像素子１を取り囲むように封止部材６を基板３に接着して気密封止を行っているため、前述した固体撮像素子１と基板３の配線パターン４との接着に際しては、電極パッド上の突起電極７の周囲のみを接着剤８にて接着すればよい。すなわち、接着剤８は、固体撮像素子１上の突起電極７と基板３の配線パターン４との電気的接続を保持することを目的とするものであり、固体撮像素子１と基板３との間の封止を主目的としなくてもよいので、固体撮像素子１の受光エリア１１に、はみ出すほどの接着剤量を必要としない。
【００１６】
ここで、基板３としては可撓性基板に限らず、セラミック，ガラス繊維強化エポキシ樹脂，金属等の硬質性基板でもよい。透光性部材５としては、ガラスは勿論のこと、塩化ビニールやアクリル等の透明樹脂や、ローパスフィルター，ＩＲカットフィルター，レンズ，プリズム等の光学部材で構成してもよい。封止部材６としては、セラミック，ガラス繊維強化エポキシ樹脂，金属等が考えられる。また、突起電極７としては、ワイヤボンド方式で形成されたＡｕ，Ｃｕ等のスタッドバンプや、メッキ方式で形成されたＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，ハンダ等のバンプの他、金属ボールや表面に金属メッキされた樹脂ボールや印刷等でパターン形成された導電性接着剤等でもよい。
【００１７】
このように構成された固体撮像装置によれば、固体撮像素子１の気密封止用の接着あるいは封止は、固体撮像素子の表面側の透光性部材５及び裏面側からの封止部材６により行われるため、固体撮像素子１と基板３との接着にあたっては、異方導電性接着剤などの接着剤８は固体撮像素子１の電極パッド付近のみ、すなわち突起電極７を介しての固体撮像素子１と基板３の配線パターン４との接着部のみに形成すればよく、しかも接着剤の量も必要最低限にまで少なくすることができ、勿論封止樹脂などの塗布なども必要としない。したがって、接着剤８の受光エリア１１への浸み出しを防止することができ、固体撮像素子１の撮像特性の劣化を防止すると共に、高歩留まりで高信頼性のある固体撮像装置が実現できる。
【００１８】
特に、図示例のように、例えば電極パッドが２方向のみの固体撮像素子の実装にあたっては、接着剤を塗布する領域は２方向ですむため、接着剤などの受光エリアへの浸み出しによる撮像特性の劣化の防止は、より顕著となる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。図３に本実施の形態に係る固体撮像装置の断面図を示す。ここでは、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、その説明を省略する。この実施の形態は、図３に示すように、放熱部材からなる放熱兼用封止部材１３が基板３への接着と同時に、固体撮像素子１の裏面にも接着剤１４により接着されるように構成したもので、その他の構成及び構造は第１の実施の形態と同様である。
【００２０】
ここで、放熱兼用封止部材１３としては、熱伝導性の高いＡｌ，Ｃｕ，真鍮，ＳＵＳ，４２アロイ，コバール等の金属などが好ましい。あるいは金属をコアとする基板でもよい。また、固体撮像素子１の裏面との接着にあたっては、熱伝導性の高い接着剤が好ましいが、エポキシ系，フェノール系，シリコン系等の、放熱兼用封止部材１３の基板３への接着に用いる封止用接着剤１０と共用してもよい。
【００２１】
このように、放熱兼用封止部材１３を放熱部材として固体撮像素子１の裏面に接着させることにより、たとえ固体撮像素子１が発熱しても、放熱兼用封止部材１３により放熱されるため、放熱性のよい固体撮像装置を実現できる。また、放熱兼用封止部材１３として金属を用いることにより、固体撮像装置の機械的強度を増すことができる。
【００２２】
なお、上記各実施の形態では、固体撮像素子と基板の配線パターンとの電気的接続、すなわち固体撮像素子の電極パッド上の突起電極と基板の配線パターンとの電気的接続において、接着剤を用いているが、突起電極と配線パターンとの接続強度が十分であれば（例えば、突起電極がハンダバンプで形成されている場合は、配線パターンに溶融接続されるため、機械的強度が充分得られる）、必ずしも接着剤は必要としない。この接着剤は固体撮像素子上の突起電極と基板の配線パターンとの電気的接続の確保を目的とするものであり、固体撮像素子と基板間の封止を目的とするものではないからである。
【００２３】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、接着剤あるいは封止樹脂の受光エリアへの浸み出しを防止して、撮像特性の劣化を防ぐと共に、小型、薄型で高歩留まり及び高信頼性の固体撮像装置を得ることができる。請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る固体撮像装置に比べてより放熱効果の高い固体撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態の一部省略平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】従来提案の固体撮像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１固体撮像素子
２マイクロレンズ
３基板
４配線パターン
５透光性部材
６封止部材
７突起電極
８接着剤
９接着剤
１０接着剤
１１受光エリア
１２基板開口部
１３放熱兼用封止部材
１４接着剤

Claims

固体撮像素子と、該固体撮像素子の受光エリアに対向した開口部を有し、一方の面に形成された配線パターンに突起電極を介して前記固体撮像素子が電気的に接続された基板と、該基板の他方の面に前記開口部を封止するように接着された透光性部材とを有する固体撮像装置において、前記固体撮像素子を収納可能な凹部を有する封止部材を前記固体撮像素子の裏面側から該固体撮像素子を取り囲むように前記基板に接着し気密封止することを特徴とする固体撮像装置。
前記封止部材は、放熱部材であり、前記固体撮像素子の裏面に接着されていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。