JP2006041644A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体撮像装置が組み込まれる機器の薄型化および小型化への要求に対して、部品実装後の厚みおよび部品実装による投影面積の増大を抑えるとともに、実装部品の点数および部品実装ラインでの製造工数を削減する。
【選択図】図13
Description
(従来例1)
図1は従来の固体撮像装置の構造例(1)を示す断面図である。図1において、800は配線パターン801が形成された配線基板、802は撮像用イメージセンサであるCCDイメージセンサ、803はCCDイメージセンサ802に対して信号処理するためのDSP用ICチップ、804はCCDイメージセンサ802に対して電源供給するための電源用ICチップ、805はCCDイメージセンサ802に対して駆動制御するための駆動用ICチップ、806、807は駆動および信号処理時の各信号の電流や電圧を調節するための抵抗、コンデンサやコイル等の受動素子、808は容器状で被写体からの光が通過するための開口部809を有し配線パターン810が形成されCCDイメージセンサ802が収容実装されるパッケージ用成形基板(1)、811は容器状で配線パターン812が形成されDSP用ICチップ803や電源用ICチップ804や駆動用ICチップ805等の複数のICチップが収容実装されるパッケージ用成形基板(2)、813は防塵用のカバーガラス、814はレンズ815およびレンズ保持筒816からなるレンズ鏡筒部である。
まず、図3に示すように、(a)パッケージ用成形基板(2)811内で、その配線パターン812に、電源用ICチップ804とDSP用ICチップ803と駆動用ICチップ805を、それぞれフリップボンディングにより電気的に接続する。(b)パッケージ用成形基板(2)811と電源用ICチップ804とDSP用ICチップ803と駆動用ICチップ805との間に、ノズル825から封止樹脂826を注入して、パッケージ用成形基板(2)811と電源用ICチップ804とDSP用ICチップ803と駆動用ICチップ805との隙間に充填し、ICチップパッケージ819とする。(c)パッケージ用成形基板(1)808内で、CCDイメージセンサ802を、その受光領域817が開口部809内に位置するように配置した状態で、配線パターン810との間でフリップボンディングにより電気的に接続する。(d)開口部809から受光領域817を含む範囲に紫外線827を照射しながら、パッケージ用成形基板(1)808とCCDイメージセンサ802との間にノズル825から封止用樹脂826を注入して、CCDイメージセンサ802とパッケージ用成形基板(1)808との隙間に充填し、イメージセンサパッケージ818とする。この充填の際には、受光領域817の周囲の封止用樹脂826は、紫外線827の照射により他の部分より早く硬化するため、他の部分の封止用樹脂826が充填中に開口部809から流れ出ることはない。(e)上記(a)〜(d)の工程を経て、ICチップパッケージ819およびイメージセンサパッケージ818をそれぞれ一部品として製造する。
(従来例2)
図2は従来の固体撮像装置の構造例(2)を示す断面図である。図2において、850は配線パターン851が形成された配線基板、852は撮像用イメージセンサであるCMOSイメージセンサ、853はCMOSイメージセンサ852に対して駆動および信号処理するためのDSP等のICチップ、856、857は駆動および信号処理時の各信号の電流や電圧を調節するための抵抗、コンデンサやコイル等の受動素子、858は容器状で被写体からの光が通過するための開口部859を有し配線パターン860が形成されCMOSイメージセンサ852が収容実装されるパッケージ用成形基板(1)、861は容器状で配線パターン862が形成されICチップ853が収容実装されるパッケージ用成形基板(2)、863は防塵用のカバーガラス、864はレンズ865およびレンズ保持筒866からなるレンズ鏡筒部である。
まず、図5に示すように、(a)パッケージ用成形基板(2)861内で、その配線パターン862に、ICチップ853を、フリップボンディングにより電気的に接続する。(b)パッケージ用成形基板(2)861とICチップ853との間に、ノズル875から封止樹脂876を注入して、パッケージ用成形基板(2)861とICチップ853との隙間に充填し、ICチップパッケージ869とする。(c)パッケージ用成形基板(1)858内で、CMOSイメージセンサ852を、その受光領域867が開口部859内に位置するように配置した状態で、配線パターン860との間でフリップボンディングにより電気的に接続する。(d)開口部859から受光領域867を含む範囲に紫外線877を照射しながら、パッケージ用成形基板(1)858とCMOSイメージセンサ852との間にノズル875から封止用樹脂876を注入して、CMOSイメージセンサ852とパッケージ用成形基板(1)858との隙間に充填し、イメージセンサパッケージ868とする。この充填の際には、受光領域867の周囲の封止用樹脂876は、紫外線877の照射により他の部分より早く硬化するため、他の部分の封止用樹脂876が充填中に開口部859から流れ出ることはない。(e)上記(a)〜(d)の工程を経て、ICチップパッケージ869およびイメージセンサパッケージ868をそれぞれ一部品として製造する。
(従来例3)
図7は従来の固体撮像装置の構造例(3)を示す断面図である。図7において、900は配線パターン901が形成された配線基板、902は撮像用イメージセンサであるCCDイメージセンサ、903はCCDイメージセンサ902に対して信号処理するためのDSP用ICチップ、904はCCDイメージセンサ902に対して電源供給するための電源用ICチップ、905はCCDイメージセンサ902に対して駆動制御するための駆動用ICチップ、906、907は駆動および信号処理時の各信号の電流や電圧を調節するための抵抗、コンデンサやコイル等の受動素子、908は容器状で被写体からの光が通過するための開口部909を有し配線パターン910が形成されCCDイメージセンサ902が収容実装されるパッケージ用成形基板(1)、911は容器状で配線パターン912が形成されDSP用ICチップ903や電源用ICチップ904や駆動用ICチップ905等の複数のICチップが収容実装されるパッケージ用成形基板(2)、913は防塵用のカバーガラス、914はレンズ915およびレンズ保持筒916からなるレンズ鏡筒部である。
まず、図9に示すように、(a)パッケージ用成形基板(2)911内で、その配線パターン912に、電源用ICチップ904とDSP用ICチップ903と駆動用ICチップ905を、それぞれフリップボンディングにより電気的に接続する。(b)パッケージ用成形基板(2)911と電源用ICチップ904とDSP用ICチップ903と駆動用ICチップ905との間に、ノズル925から封止樹脂926を注入して、パッケージ用成形基板(2)911と電源用ICチップ904とDSP用ICチップ903と駆動用ICチップ905との隙間に充填し、ICチップパッケージ919とする。(c)パッケージ用成形基板(1)908内で、CCDイメージセンサ902を、その受光領域917が開口部909内に位置するように配置した状態で、配線パターン910との間でフリップボンディングにより電気的に接続する。(d)開口部909から受光領域917を含む範囲に紫外線927を照射しながら、パッケージ用成形基板(1)908とCCDイメージセンサ902との間にノズル925から封止用樹脂926を注入して、CCDイメージセンサ902とパッケージ用成形基板(1)908との隙間に充填し、イメージセンサパッケージ918とする。この充填の際には、受光領域917の周囲の封止用樹脂926は、紫外線927の照射により他の部分より早く硬化するため、他の部分の封止用樹脂926が充填中に開口部909から流れ出ることはない。(e)上記(a)〜(d)の工程を経て、ICチップパッケージ919およびイメージセンサパッケージ918をそれぞれ一部品として製造する。
(従来例4)
図8は従来の固体撮像装置の構造例(4)を示す断面図である。図8において、950は配線パターン951が形成された配線基板、952は撮像用イメージセンサであるCMOSイメージセンサ、953はCMOSイメージセンサ952に対して駆動および信号処理するためのDSP等のICチップ、956、957は駆動および信号処理時の各信号の電流や電圧を調節するための抵抗、コンデンサやコイル等の受動素子、958は容器状で被写体からの光が通過するための開口部959を有し配線パターン960が形成されCMOSイメージセンサ952が収容実装されるパッケージ用成形基板(1)、961は容器状で配線パターン962が形成されICチップ953が収容実装されるパッケージ用成形基板(2)、963は防塵用のカバーガラス、964はレンズ965およびレンズ保持筒966からなるレンズ鏡筒部である。
まず、図11に示すように、(a)パッケージ用成形基板(2)961内で、その配線パターン962に、ICチップ953を、フリップボンディングにより電気的に接続する。(b)パッケージ用成形基板(2)961とICチップ953との間に、ノズル975から封止樹脂976を注入して、パッケージ用成形基板(2)961とICチップ953との隙間に充填し、ICチップパッケージ969とする。(c)パッケージ用成形基板(1)958内で、CMOSイメージセンサ952を、その受光領域967が開口部959内に位置するように配置した状態で、配線パターン960との間でフリップボンディングにより電気的に接続する。(d)開口部959から受光領域967を含む範囲に紫外線977を照射しながら、パッケージ用成形基板(1)958とCMOSイメージセンサ952との間にノズル975から封止用樹脂976を注入して、CMOSイメージセンサ952とパッケージ用成形基板(1)958との隙間に充填し、イメージセンサパッケージ968とする。この充填の際には、受光領域967の周囲の封止用樹脂976は、紫外線977の照射により他の部分より早く硬化するため、他の部分の封止用樹脂976が充填中に開口部959から流れ出ることはない。(e)上記(a)〜(d)の工程を経て、ICチップパッケージ969およびイメージセンサパッケージ968をそれぞれ一部品として製造する。
また、本発明の請求項10に記載の固体撮像装置は、請求項1に記載の固体撮像装置であって、CCD素子としてワイヤボンディング型を使用し、ICチップとしてフリップボンディング型を使用し、前記CCD素子を前記ICチップ上に固定したことを特徴とする。
本実施の形態の固体撮像装置は、以下の各構造図に示すように、基本的には、配線基板上に、撮像用の固体イメージセンサである例えばCCDイメージセンサと、CCDイメージセンサを駆動したりCCDイメージセンサからの信号を演算処理したりするDSP等のICチップと、そのような駆動および信号処理時の各信号の電流や電圧を調節するための抵抗、コンデンサやコイル等の受動素子とが搭載された状態で構成されている。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。
図15は本実施の形態1の固体撮像装置の製造方法における製造前工程を示すフロー図であり、図16は本実施の形態1の固体撮像装置の製造方法における製造後工程を示すフロー図である。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。
図17は本実施の形態2の固体撮像装置の製造方法における製造前工程を示すフロー図であり、図18は本実施の形態2の固体撮像装置の製造方法における製造後工程を示すフロー図である。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。
図21は本実施の形態3の固体撮像装置の製造方法における製造前工程を示すフロー図であり、図22は本実施の形態3の固体撮像装置の製造方法における製造後工程を示すフロー図である。
図20は本実施の形態3の固体撮像装置の他の構造を示す断面図である。図20において、350は配線パターン351が形成された配線基板、352は撮像用イメージセンサであるCMOSイメージセンサ、353はCMOSイメージセンサ352に対して駆動および信号処理するためのDSP等のICチップ、354は駆動および信号処理時の各信号の電流や電圧を調節するための抵抗、コンデンサやコイル等の受動素子、355は容器状で被写体からの光が通過するための開口部356を有し配線パターン357が形成された配線形成容器体、358は防塵用のカバーガラス、359はレンズ360およびレンズ保持筒361からなるレンズ鏡筒部である。
図23は本実施の形態3の固体撮像装置の他の製造方法における製造前工程を示すフロー図であり、図24は本実施の形態3の固体撮像装置の他の製造方法における製造後工程を示すフロー図である。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。
図27は本実施の形態4の固体撮像装置の製造方法における製造前工程を示すフロー図であり、図28は本実施の形態4の固体撮像装置の製造方法における製造後工程を示すフロー図である。
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5の固体撮像装置およびその製造方法を説明する。
図29は本実施の形態5の固体撮像装置の製造方法における製造前工程を示すフロー図であり、図30は本実施の形態5の固体撮像装置の製造方法における製造後工程を示すフロー図である。
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6の固体撮像装置を説明する。
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7の固体撮像装置を説明する。
なお、上記の各実施の形態に示す固体撮像装置においては、配線形成容器体を、その材料としてセラミックを用いて金型成形により形成した成形体で構成したが、材料に樹脂を用いて金型成形により形成した成形体で構成することも可能であり、同様に、その表面に三次元的なパターンニングにより形成した立体配線パターンを有する立体配線基板とし、その立体配線パターンにより配線形成容器体の内部に包含されている電子部品を配線することが可能である。
このように構成した場合も、上記の各実施の形態に示す固体撮像装置と同様の効果が得られる。
101、201、301、351、401、501 配線パターン
102、202 CCDイメージセンサ
103、203、303、353、403 ICチップ
104、204、213、304、354、404、405、505、506 受動素子
105、205、305、355、406、507 配線形成容器体(立体配線基板)
106、206、306、356、407、508 開口部
107、207、307、357、408、509 立体配線パターン
108、208、308、358、409、510 カバーガラス
109、209、309、359、410、511 レンズ鏡筒部
110、210、310、360、411、512 レンズ
111、211、311、361、412、513 レンズ保持筒
112、212、312、362、413、514 受光領域
125、230、330、380、431、530 一体化部品
302、352、402、503 CMOSイメージセンサ
502 CMOSチップ
504 IC
Claims (28)
- 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCCD素子と、
前記CCD素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを搭載した固体撮像装置であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CCD素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CCD素子と前記ICチップとを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CCD素子と前記ICチップとを一体化して1部品としたことを特徴とする固体撮像装置。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCCD素子と、
前記CCD素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを搭載した固体撮像装置であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CCD素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CCD素子と前記ICチップと前記受動素子とを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CCD素子と前記ICチップと前記受動素子とを一体化して1部品としたことを特徴とする固体撮像装置。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCMOS素子と、
前記CMOS素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを搭載した固体撮像装置であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CMOS素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CMOS素子と前記ICチップとを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CMOS素子と前記ICチップとを一体化して1部品としたことを特徴とする固体撮像装置。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCMOS素子と、
前記CMOS素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを搭載した固体撮像装置であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CMOS素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CMOS素子と前記ICチップと前記受動素子とを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CMOS素子と前記ICチップと前記受動素子とを一体化して1部品としたことを特徴とする固体撮像装置。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCMOS素子、および前記CMOS素子に対して駆動および信号処理するICからなるCMOSチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを搭載した固体撮像装置であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CMOSチップを、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CMOSチップと前記受動素子とを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CMOSチップと前記受動素子とを一体化して1部品としたことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項3または請求項4に記載の固体撮像装置であって、ICチップをCMOS素子より被写体光の入射側に配置したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項1または請求項2に記載の固体撮像装置であって、CCD素子およびICチップとしてフリップボンディング型を使用したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項3または請求項4または請求項6に記載の固体撮像装置であって、CMOS素子およびICチップとしてフリップボンディング型を使用したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項5に記載の固体撮像装置であって、CMOSチップとしてフリップボンディング型を使用したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項1に記載の固体撮像装置であって、CCD素子としてワイヤボンディング型を使用し、ICチップとしてフリップボンディング型を使用し、前記CCD素子を前記ICチップ上に固定したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項3に記載の固体撮像装置であって、CMOS素子としてワイヤボンディング型を使用し、ICチップとしてフリップボンディング型を使用し、前記CMOS素子を前記ICチップ上に固定したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項1から請求項11のいずれかに記載の固体撮像装置であって、前記配線形成容器体は、材料にセラミックを用いて金型成形により形成した成形体とするとともに、その表面に三次元的なパターンニングにより立体配線を形成し、その立体配線により前記成形体内の包含部品を配線したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項1から請求項11のいずれかに記載の固体撮像装置であって、前記配線形成容器体は、材料に樹脂を用いて金型成形により形成した成形体とするとともに、その表面に三次元的なパターンニングにより立体配線を形成し、その立体配線により前記成形体内の包含部品を配線したことを特徴とする固体撮像装置。
- 請求項12または請求項13に記載の固体撮像装置であって、立体配線により配線した包含部品間の隙間に、封止用樹脂を充填したことを特徴とする固体撮像装置。
- 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCCD素子と、
前記CCD素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを載置する固体撮像装置の製造方法であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CCD素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CCD素子と前記ICチップとを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CCD素子と前記ICチップとを一体化して1部品とすることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCCD素子と、
前記CCD素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを載置する固体撮像装置の製造方法であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CCD素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CCD素子と前記ICチップと前記受動素子とを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CCD素子と前記ICチップと前記受動素子とを一体化して1部品とすることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCMOS素子と、
前記CMOS素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを載置する固体撮像装置の製造方法であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CMOS素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CMOS素子と前記ICチップとを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CMOS素子と前記ICチップとを一体化して1部品とすることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCMOS素子と、
前記CMOS素子に対して駆動および信号処理するICチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを載置する固体撮像装置の製造方法であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CMOS素子を、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CMOS素子と前記ICチップと前記受動素子とを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CMOS素子と前記ICチップと前記受動素子とを一体化して1部品とすることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 基板上に、
撮像用イメージセンサであるCMOS素子、および前記CMOS素子に対して駆動および信号処理するICからなるCMOSチップと、
前記駆動および信号処理に係わる受動素子とを載置する固体撮像装置の製造方法であって、
容器状で被写体からの光が通過するための開口部を有し配線が形成された配線形成容器体の内部に、
前記CMOSチップを、その受光領域に前記被写体光が前記配線形成容器体の開口部を通して入射可能なように配置するとともに、
前記CMOSチップと前記受動素子とを積層した状態で包含して、
前記配線形成容器体と前記CMOSチップと前記受動素子とを一体化して1部品とすることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 請求項17または請求項18に記載の固体撮像装置の製造方法であって、ICチップをCMOS素子より被写体光の入射側に配置することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項15または請求項16に記載の固体撮像装置の製造方法であって、CCD素子およびICチップとしてフリップボンディング型を使用することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項17または請求項18または請求項20に記載の固体撮像装置の製造方法であって、CMOS素子およびICチップとしてフリップボンディング型を使用することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項19に記載の固体撮像装置の製造方法であって、CMOSチップとしてフリップボンディング型を使用することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項15に記載の固体撮像装置の製造方法であって、CCD素子としてワイヤボンディング型を使用し、ICチップとしてフリップボンディング型を使用し、前記CCD素子を前記ICチップ上に固定することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法であって、CMOS素子としてワイヤボンディング型を使用し、ICチップとしてフリップボンディング型を使用し、前記CMOS素子を前記ICチップ上に固定することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項15から請求項25のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法であって、前記配線形成容器体は、材料にセラミックを用いて金型成形により形成した成形体とするとともに、その表面に三次元的なパターンニングにより立体配線を形成し、その立体配線により前記成形体内の包含部品を配線することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項15から請求項25のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法であって、前記配線形成容器体は、材料に樹脂を用いて金型成形により形成した成形体とするとともに、その表面に三次元的なパターンニングにより立体配線を形成し、その立体配線により前記成形体内の包含部品を配線することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 請求項26または請求項27に記載の固体撮像装置の製造方法であって、立体配線により配線した包含部品間の隙間に、封止用樹脂を充填することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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