JP2006253936A - 撮像モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像モジュール500は、第1の樹脂基板15と、第1の開口部が設けられた第2の樹脂基板16と、第1の樹脂基板15と前記第2の樹脂基板16とを電気的に接続する第1の電気的導通部材と、第2の開口部が形成された実装基板6と、第2の樹脂基板16と実装基板6とを電気的に接続する第2の電気的導通部材と、第2の樹脂基板16の下面上に第1の開口部を覆うように搭載され、撮像素子が形成された撮像用半導体チップと、第2の樹脂基板16の上面上に第1の開口部を覆うように設けられた光学部材3と、撮像素子の動作を制御する制御素子が形成され、第1の樹脂基板15の下面に搭載された半導体制御用チップ2とが積層されてなる。
【選択図】図2
Description
本発明の第1の実施形態に係る撮像モジュール560について、図1(a)を参照しながら説明する。
本発明の第2の実施形態に係る撮像モジュール570について、図1(b)を参照しながら説明する。なお、以下では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図1(c)は、本発明の第3の実施形態に係る撮像モジュール500の全体構成を概略的に示す斜視断面図である。図2は、図1(c)のII-II線に沿って撮像モジュール500を切断したときの断面図である。また、図3〜図7は、本実施形態の撮像モジュール500の構成部材の構成を示す図である。以下、図面を参照しながら本実施形態の撮像モジュールについて説明する。
図1(c)および図2に示すように、本実施形態の撮像モジュール500は、第1の樹脂基板15と、第1の樹脂基板15の下面に封止樹脂28aによって封止された半導体制御用チップ2と、中央領域に開口部が形成され、第1の樹脂基板15の上面上に接着された第1のシート部材14aと、中央領域に撮像用開口部19が形成され、第1のシート部材14a上に接着された第2の樹脂基板16と、第2の樹脂基板16の下面上に配置されるとともに第1のシート部材14aの開口部内に収納された撮像用半導体チップ1と、中央領域に受光用の開口部が形成され、第2の樹脂基板16の上面上に接着された第2のシート部材14bと、中央領域に受光用の開口部が設けられ、第2のシート部材14bの上面上に接着された平行面部材17と、受光用開口部41が形成され、平行面部材17の上に接着された実装基板6と、第2の樹脂基板16の上面上に設けられ、且つ第2のシート部材14bおよび平行面部材17の開口部および受光用開口部41に収納された光学部材3とを備えている。第1の樹脂基板15は、積層された樹脂基板のうち最下段に位置している。本実施形態の撮像モジュール500は、上述のように積層された第1の樹脂基板15、第1のシート部材14a、第2の樹脂基板16、第2のシート部材14bおよび実装基板6などに加熱処理および加圧処理を施すことにより樹脂基板やチップを一体化したものである。
以下、本実施形態の撮像モジュール500の各構成部材の設計例について説明する。
図8〜図13までを用いて本実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明する。
以下、本発明の第4の実施形態に係る撮像モジュール510について、図14と図15を用いて説明する。なお、これらの図において、それぞれの厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状と異なり、図示しやすい形状としている。これは、これ以後の図面についても同様である。また、各構成部材の材質は第1の実施形態に係る撮像モジュールと同様であるため詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第5の実施形態に係る撮像モジュール520について、図16から図18を用いて説明する。なお、図16から図18において、各構成部材の厚みや長さ等は図面の作成上から実際の形状と異なる。また、埋め込み導体や接続用ランドの個数や形状も実際の数や形状と異なり、図示しやすい形状としている。
以下、本発明の第6の実施形態に係る撮像モジュール530について、図19から図21を用いて説明する。
本発明の第7の実施形態に係る撮像モジュール550について説明する。
図24(a)は、本発明の第8の実施形態に係る撮像モジュールにおいて、第1の樹脂基板の下面を示す平面図であり、(b)は、第1の樹脂基板の上面を示す平面図である。
図27は、本発明の第9の実施形態に係る撮像モジュールに用いられる第1の樹脂基板151を示す平面図である。
2、600 半導体制御用チップ
3 光学部材
4、4a、4b、42 電極バンプ
5 光学部材接着剤
6 実装基板
7 第1の樹脂基材
8 第2の樹脂基材
9 第1の接着部材
10 第2の接着部材
11、110、111、112 第1の埋め込み導体
12、120 第2の埋め込み導体
13 第3の埋め込み導体
14 シート部材
14a、141 第1のシート部材
14b 第2のシート部材
15、150、151 第1の樹脂基板
16 第2の樹脂基板
17、170、171 平行面部材
18、180、181 接着層
19 撮像用開口部
20、200、201、202、203 開口部
21、210、211 接続端子
22、220、221 配線
23、230、231、232、233 接続用ランド
25 銅箔
26 感光性膜
27 マスキングフィルム
28a、28b 封止樹脂
29 半導体ウェハ
30、300、301、302、303、304 貫通孔
31 耐熱性保護膜
33、330 突起部
34 補助突起
36、360 剛性板
37 接着剤
38 キャビティ
39 ダミー電極
40 第1の電気的導通部材
40a、40b 電気的導通部材
41 受光用開口部
70 第1の樹脂基材
86、860 第3の樹脂基材
91 第1の接着部材
101 第2の接着部材
240 両面銅貼り基板
320 液状樹脂
401 第2の電気的導通部材
500、510、520、530、540、550、560、570 撮像モジュール
Claims (21)
- 第1の樹脂基板と、
前記第1の樹脂基板の上または上方に配置され、第1の開口部が設けられた第2の樹脂基板と、
前記第1の樹脂基板と前記第2の樹脂基板とを電気的に接続する第1の電気的導通部材と、
前記第2の樹脂基板の上または上方に配置され、受光用開口部が形成された実装基板と、
前記第2の樹脂基板と前記実装基板とを電気的に接続する第2の電気的導通部材と、
主面上に外部からの光を受ける撮像素子が形成され、主面を上に向けた状態で、前記第1の開口部を覆うように前記第2の樹脂基板の下面上に配置された撮像用半導体チップと、
前記撮像用半導体チップと平面的にオーバーラップし、且つ前記第1の開口部を覆うように前記第2の樹脂基板の上面上に配置された、前記受光用開口部より平面サイズが小さい光学部材と、
主面上に前記撮像素子の動作を制御するための制御素子が形成された第1の半導体制御用チップとを備えていることを特徴とする撮像モジュール。 - 前記第2の樹脂基板と前記実装基板との間には、第1の貫通孔が形成された厚みが均一な第1の樹脂基材と、前記第1の樹脂基材の上面に形成された接着層と、前記第1の貫通孔および前記接着層に埋め込まれた第3の電気的導通部材とを有し、前記光学部材を囲む第2の開口部が形成された平行面部材がさらに設けられており、
前記第3の電気的導通部材は、前記第2の電気的導通部材の少なくとも一部であることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。 - 前記第1の樹脂基板と前記第2の樹脂基板との間には、第2の貫通孔が形成された第2の樹脂基材と、前記第2の樹脂基材の上面および下面に設けられた第1の接着部材と、前記第2の貫通孔および前記第1の接着部材に埋め込まれた前記第1の電気的導通部材とを有し、前記半導体制御用チップを囲む第3の開口部が形成された第1のシート部材がさらに設けられ、
前記第2の樹脂基板と前記平行面部材との間には、第3の貫通孔が形成された第3の樹脂基材と、前記第3の樹脂基材の上面および下面に設けられた第2の接着部材と、前記第3の貫通孔および前記第2の接着部材に埋め込まれた第4の電気的導通部材とを有し、前記光学部材を囲む第4の開口部が形成された第2のシート部材がさらに設けられ、
前記第4の電気的導通部材は、前記第2の電気的導通部材の一部であることを特徴とする請求項2に記載の撮像モジュール。 - 前記第2の樹脂基材の厚みは、前記半導体制御用チップよりも厚いことを特徴とする請求項3に記載の撮像モジュール。
- 前記第1の電気的導通部材の両端は、前記第2の樹脂基材から突出しており、
前記第4の電気的導通部材の両端は、前記第3の樹脂基材から突出しており、
前記第3の電気的導通部材の上端は、前記第1の樹脂基材の上面から突出していることを特徴とする請求項3に記載の撮像モジュール。 - 前記第2の樹脂基板の下面に搭載された前記撮像用半導体チップと前記第1のシート部材および前記第1の樹脂基板との間には隙間があり、
前記撮像用半導体チップの側面及び裏面が前記第1の接着部材の構成材料により覆われていることを特徴とする請求項3に記載の撮像モジュール。 - 前記第1の電気的導通部材は前記第1のシート部材に複数個設けられており、
前記第1の樹脂基板は、複数の前記第1の電気的導通部材にそれぞれ接続された複数の第1の埋め込み導体を有しており、
前記第1の電気的導通部材の一部と前記複数の第1の埋め込み導体の一部とは共に前記
前記撮像素子と前記制御素子とを電気的に接続する導電経路を形成しており、
前記導電経路を形成する前記第1の電気的導通部材および前記第1の埋め込み導体の径は、他の前記第1の電気的導通部材および前記複数の埋め込み導体の径よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の撮像モジュール。 - 前記半導体制御用チップは、主面上に配置され、前記制御素子に接続される複数の第1の電極バンプをさらに有しており、
前記撮像用半導体チップは、主面上に配置され、前記撮像素子に接続される複数の第2の電極バンプをさらに有しており、
前記第1の電気的導通部材は前記第1のシート部材に複数個設けられており、
前記第1の樹脂基板は、複数の前記第1の電気的導通部材にそれぞれ接続され、一部が前記複数の第1の電極バンプまたは前記複数の前記第2の電極バンプに接続された複数の第1の埋め込み導体を有しており、
前記第3の電気的導通部材は前記平行面部材に複数個設けられており、
前記第2の樹脂基板は、複数の前記第3の電気的導通部材にそれぞれ接続され、一部が前記撮像素子または前記制御素子に接続された複数の第2の埋め込み導体を有しており、
前記複数の第1の電極バンプのうちあらかじめ設定された第1の電極バンプ、または前記複数の第2の電極バンプのうちあらかじめ設定された第2の電極バンプに接続された前記第1の電気的導通部材および前記第3の電気的導通部材の径は、他の前記第1の電気的導通部材および前記第3の電気的導通部材の径よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の撮像モジュール。 - 前記平行面部材を構成する前記第1の樹脂基材は、前記第1の樹脂基板よりも高い剛性を有する材料からなることを特徴とする請求項2に記載の撮像モジュール。
- 前記第2の樹脂基板と前記実装基板との間には、第1の貫通孔が形成された厚みが均一な第1の樹脂基材と、前記第1の樹脂基材の上面および下面に形成された接着層と、前記第1の貫通孔および前記接着層に埋め込まれた第3の電気的導通部材とを有し、前記光学部材を囲む第2の開口部が形成された平行面部材がさらに設けられており、
前記第3の電気的導通部材は、前記第2の電気的導通部材の少なくとも一部であり、
前記第1の樹脂基板と前記第2の樹脂基板との間には、第2の貫通孔が形成された第2の樹脂基材と、前記第2の樹脂基材の上面および下面に設けられた第1の接着部材と、前記第2の貫通孔および前記第1の接着部材に埋め込まれた前記第1の電気的導通部材とを有し、前記半導体制御用チップを囲む第3の開口部が形成された第1のシート部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。 - 前記第1の樹脂基板の下面上に設けられ、前記半導体制御用チップを囲む第4の開口部が形成され、前記第1の樹脂基板よりも熱伝導率および曲げ強度が大きく、且つ熱膨張率が小さい材料からなり、前記半導体制御用チップよりも厚い剛性板をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。
- 前記第1の樹脂基板の下面上に設けられ、前記半導体制御用チップを囲むキャビティが形成され、前記第1の樹脂基板よりも熱伝導率および曲げ強度が大きく、且つ熱膨張率が小さい材料からなり、前記キャビティが形成されない領域では前記半導体制御用チップよりも厚くなっている剛性板をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。
- 前記剛性板と前記第1の樹脂基板とを接着させるとともに、前記キャビティ内壁と前記半導体制御用チップとの隙間を埋める接着剤をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の撮像モジュール。
- 前記半導体制御用チップは、主面の中央領域上に配置され、前記制御素子に接続される電極バンプを有しており、
前記第1の樹脂基板は、下面に設けられ、前記電極バンプに接続される接続端子を有していることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。 - 前記光学部材の上面位置は、前記実装基板の上面よりも高くなっていることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。
- 前記光学部材は、電気制御可能な機械部品を内蔵することを特徴とする請求項15に記載の撮像モジュール。
- 前記光学部材は、組み合わされた複数のレンズを内蔵していることを特徴とする請求項15に記載の撮像モジュール。
- 前記撮像素子は、発光素子と受光素子とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。
- 第1の樹脂基板と、第1の開口部が形成された第2の樹脂基板と、第2の開口部が形成された実装基板と、主面上に外部からの光を受ける撮像素子が形成された前記第1の開口部よりも平面サイズが大きい撮像用半導体チップと、前記第1の開口部よりも平面サイズが大きく、且つ前記第2の開口部より平面サイズが小さい前記光学部材と、主面上に前記撮像素子の動作を制御するための制御素子が形成された半導体制御用チップとが積層されてなる撮像モジュールの製造方法であって、
下から順に、下面に前記半導体制御用チップを有する前記第1の樹脂基板、主面を上に向けた状態で前記第1の開口部を覆う前記撮像用半導体チップを下面上に有する前記第2の樹脂基板、前記実装基板を積層する工程(a)と、
前記工程(a)の後に、前記第1の樹脂基板と前記実装基板の間に圧力をかけた状態で加熱処理を行うことによって前記第1の樹脂基板、前記第2の樹脂基板および前記実装基板を一体化させて積層体を作製する工程(b)と、
前記第2の開口部を通して前記第1の開口部を覆うように前記光学部材を前記第2の樹脂基板の上面上に配置する工程(c)とを備えていることを特徴とする撮像モジュールの製造方法。 - 前記工程(a)において、前記第1の樹脂基板と前記第2の実装基板との間には上面及び下面に接着層を有するシート部材が配置され、前記第2の樹脂基板と前記実装基板のとの間には、上面に接着層を有する平行面部材が配置されることを特徴とする請求項19に記載の撮像モジュールの製造方法。
- 前記工程(b)で前記積層体に生じた反り量を求め、得られた反り量に応じて剛性板の材料を選択する工程(d)と、
前記工程(d)で選択された材料からなる前記剛性板を前記第1の樹脂基板の下面に張り付ける工程(e)とをさらに備えていることを特徴とする請求項19に記載の撮像モジュールの製造方法。
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