JP2008166521A

JP2008166521A - Solid-state imaging device

Info

Publication number: JP2008166521A
Application number: JP2006354981A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Sagara; 俊介相良; Kyoichi Okamoto; 亨一岡本
Original assignee: Citizen Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Miyota Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make miniaturization, thinning, and cost reduction of a solid-state image pickup device compatible with each other. <P>SOLUTION: The solid-state imaging device is composed as follows. A wiring substrate 2 is a multilayer wiring board and has a translucent region 8 that guides a subject image formed by an optical equipment unit placed on a second surface to a solid-state image sensor 1. Each connection land part facing each pad electrode of the solid-state image sensor 1 is formed around the translucent region 8 on a first surface of the wiring substrate 2. The wiring substrate and the solid-state image sensor are electrically connected to each other via each bump electrode 3. The translucent region 8 is formed of an optical filter layer 2a constituting the wiring substrate 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた固体撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS.

固体撮像装置を小型化・薄型化する為に、固体撮像素子の様々なパッケージ方法が提案されている。 In order to reduce the size and thickness of solid-state imaging devices, various packaging methods for solid-state imaging devices have been proposed.

図５は、従来技術による撮像装置の断面図である。この撮像装置１１０では、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍのガラスでなる透明板１０２ａの一方の面に蒸着金属あるいはスクリーン印刷によって形成された複数の導体パターンによって配線１０２ｂが設けられている。撮像素子１０１は、配線１０２ｂのそれぞれの内端にバンプ電極１０３と導電性接着剤（不図示）によって電気的に接続され、その受光面を透明板１０２ａに向けて固定されている。バンプ電極１０３はめっき法またはスタッドバンプ法によって金を材料として撮像素子１０１の表面に転写され、バンプ電極１０３と配線１０２ｂとの接続は直接圧着してもよいし、導電性接着剤を介して接着してもよい。撮像素子１０１の受光面にはフィルタ１０７が被着されている。撮像素子１０１の裏面からその周囲にかけてはエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１０４で覆われ、撮像素子１０１の受光面と透明板１０２ａとの間の空間には不活性ガスである窒素ガスが封入され、密閉されている。（特許文献１参照） FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional imaging apparatus. In this imaging device 110, wiring 102b is provided by a plurality of conductor patterns formed by vapor deposition metal or screen printing on one surface of a transparent plate 102a made of glass having a thickness of 1 mm to 2 mm. The image sensor 101 is electrically connected to the inner end of each wiring 102b by a bump electrode 103 and a conductive adhesive (not shown), and is fixed with its light receiving surface facing the transparent plate 102a. The bump electrode 103 is transferred onto the surface of the image sensor 101 using gold as a material by a plating method or a stud bump method, and the bump electrode 103 and the wiring 102b may be directly bonded or bonded via a conductive adhesive. May be. A filter 107 is attached to the light receiving surface of the image sensor 101. Nitrogen gas, which is an inert gas, is covered with a sealing resin 104 such as an epoxy resin or a silicone resin from the back surface to the periphery of the image sensor 101, and a space between the light receiving surface of the image sensor 101 and the transparent plate 102a. Enclosed and sealed. (See Patent Document 1)

図６は、従来技術における他の光電変換装置の断面図である。この光電変換装置２１０では、光学ガラス２０７の一方の面にＴＡＢテープ２０２を接着剤２０６により接着する。光学ガラス２０７は、光を透過する。光学ガラス２０７の厚さは光学設計で決定するが、例えば１ｍｍである。光学ガラス２０７として、赤外カットフィルタ等とローパスフィルタを積層したガラスを用いてもよい。ＴＡＢテープ２０２は、絶縁シート２０２ａ上に、複数の銅リード２０２ｂを形成してなる。ＴＡＢテープ２０２は、自由に折り曲げることが可能である。絶縁シート２０２ａは、例えばポリイミド・ポリアミド・ポリエステル、またはフェノール・ガラスエポキシ樹脂等と紙・ガラス基材の複合基板からなる。絶縁シート２０２ａは、例えば矩形の開口部２０８を有する。開口部２０８は、光学ガラス２０７を介して入光した光を通過させるために形成する。銅リード２０２ｂは、絶縁シート２０２ａ上に一定の間隔をもって形成されている。銅リード２０２ｂの厚さは、例えば３５μｍ程度である。ＴＡＢテープ２０２に代え、自由に折り曲げることができない基板を用いてもよい。接着剤２０６は、例えばエポキシアクリレート・変成アクリル・エポキシ等の接着剤であって、例えば熱や紫外線であるいはその両方によって硬化するタイプの接着剤が用いられる。ＴＡＢテープ２０２上には、異方性導電膜２０５を介してＣＣＤ２０１が接続されている。異方性導電膜２０５は、電気的接続の機能の他に、ＴＡＢテープ２０２とＣＣＤ２０１とを機械的に接続する機能及び開口部２０８等によって生じた中空部を外部から封止する機能も有する。ＣＣＤ２０１の電極パッド２０１ａには、バンプ２０３が形成されている。各銅リード２０２ｂとこれに対応したバンプ２０３とは、異方性導電膜２０５が含有する導電粒子を介して電気的に接続する。異方性導電膜２０５を覆うように封止樹脂２０４を形成する。封止樹脂２０４は、例えばフェノールやエポキシ系の封止樹脂であって、例えば熱あるいは紫外線またはその併用で硬化するタイプの封止樹脂が用いられる。封止樹脂２０４は、ＴＡＢテープ２０２とＣＣＤ２０１との間の電気的接続及び機械的接続を補強する。（特許文献２参照） FIG. 6 is a cross-sectional view of another photoelectric conversion device in the prior art. In the photoelectric conversion device 210, the TAB tape 202 is bonded to one surface of the optical glass 207 with an adhesive 206. The optical glass 207 transmits light. Although the thickness of the optical glass 207 is determined by optical design, it is 1 mm, for example. As the optical glass 207, a glass in which an infrared cut filter or the like and a low-pass filter are laminated may be used. The TAB tape 202 is formed by forming a plurality of copper leads 202b on an insulating sheet 202a. The TAB tape 202 can be bent freely. The insulating sheet 202a is made of, for example, a composite substrate of polyimide / polyamide / polyester or phenol / glass epoxy resin and paper / glass substrate. The insulating sheet 202a has a rectangular opening 208, for example. The opening 208 is formed to allow light that has entered through the optical glass 207 to pass therethrough. The copper leads 202b are formed on the insulating sheet 202a with a constant interval. The thickness of the copper lead 202b is, for example, about 35 μm. Instead of the TAB tape 202, a substrate that cannot be bent freely may be used. The adhesive 206 is, for example, an adhesive such as epoxy acrylate, modified acrylic, or epoxy. For example, an adhesive that is cured by heat, ultraviolet light, or both is used. A CCD 201 is connected to the TAB tape 202 via an anisotropic conductive film 205. In addition to the electrical connection function, the anisotropic conductive film 205 has a function of mechanically connecting the TAB tape 202 and the CCD 201 and a function of sealing a hollow portion generated by the opening 208 and the like from the outside. Bumps 203 are formed on the electrode pads 201 a of the CCD 201. Each copper lead 202b and the corresponding bump 203 are electrically connected through conductive particles contained in the anisotropic conductive film 205. A sealing resin 204 is formed so as to cover the anisotropic conductive film 205. The sealing resin 204 is, for example, a phenol or epoxy-based sealing resin, and for example, a sealing resin that is cured by heat, ultraviolet light, or a combination thereof is used. The sealing resin 204 reinforces the electrical connection and the mechanical connection between the TAB tape 202 and the CCD 201. (See Patent Document 2)

特開平５−６９８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-6989 特許第３２０７３１９号公報Japanese Patent No. 3307319

図５に示すように、透明板１０２ａに金属蒸着あるいはスクリーン印刷で配線１０２ｂを設けた場合、ガラスでなる透明板１０２ａの厚さ１ｍｍ〜２ｍｍが薄型化の妨げとなり、ガラスに配線を設ける為、コスト上、大きな負荷となる。 As shown in FIG. 5, when the wiring 102b is provided on the transparent plate 102a by metal vapor deposition or screen printing, the thickness 1 mm to 2 mm of the transparent plate 102a made of glass hinders the thinning, and the wiring is provided on the glass. It becomes a heavy load in terms of cost.

図６に示すように、ＴＡＢテープ２０２に光学ガラス２０７を接着し、ＣＣＤ２０１をバンプ接続した場合、前述の撮像装置と比較して、部品点数が増加し、ＣＣＤ２０１の受光面を封止するまでの工程が長くなり、製造コスト上、負荷となる。 As shown in FIG. 6, when the optical glass 207 is bonded to the TAB tape 202 and the CCD 201 is bump-connected, the number of parts is increased as compared with the above-described imaging device, and the light receiving surface of the CCD 201 is sealed. A process becomes long and becomes a load on manufacturing cost.

本発明では、固体撮像装置の小型化・薄型化と、コストダウンとを両立する固体撮像装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device that achieves both a reduction in size and thickness of the solid-state imaging device and cost reduction.

一面に撮像領域と外部接続電極とを有する固体撮像素子と、
透光領域を有し、該透光領域に撮像領域を向けて前記固体撮像素子を第一表面に実装する配線基板と、
前記固体撮像素子の外部接続電極と前記配線基板の電極とを電気的に接続する導電手段と、
前記配線基板の前記第一表面と反対側の第二表面に載置され、前記固体撮像素子に被写体像を形成する光学機器ユニットと、
を備える固体撮像装置において、
前記配線基板は、多層配線基板であり、その一つの層は、光学フィルタ層であって、
前記透光領域は、前記光学フィルタ層によって形成される固体撮像装置とする。 A solid-state imaging device having an imaging region and external connection electrodes on one surface;
A wiring board having a light-transmitting area, and mounting the solid-state imaging device on the first surface with the imaging area facing the light-transmitting area;
Conductive means for electrically connecting the external connection electrode of the solid-state imaging device and the electrode of the wiring board;
An optical device unit mounted on the second surface opposite to the first surface of the wiring board and forming a subject image on the solid-state imaging device;
In a solid-state imaging device comprising:
The wiring board is a multilayer wiring board, one layer of which is an optical filter layer,
The light-transmitting region is a solid-state imaging device formed by the optical filter layer.

前記光学フィルタ層は、赤外線除去機能を有する赤外線除去層である固体撮像装置とする。 The optical filter layer is a solid-state imaging device that is an infrared ray removing layer having an infrared ray removing function.

前記固体撮像素子は、前記配線基板にフリップチップ実装した後、封止樹脂で撮像領域を気密封止される固体撮像装置とする。 The solid-state imaging device is a solid-state imaging device in which an imaging region is hermetically sealed with a sealing resin after flip-chip mounting on the wiring board.

前記配線基板は、ガラエポ基板である固体撮像装置とする。 The wiring board is a solid-state imaging device which is a glass epoxy substrate.

前記配線基板は、フレキシブル基板である固体撮像装置とする。 The wiring board is a solid-state imaging device that is a flexible board.

本発明では、ガラエポ基板やフレキシブル基板等の多層配線基板の一つの層である光学フィルタ層で、配線基板の透過領域を形成することで、部品点数を削減し、部材のコストを低減し、製造工程を簡略化することができ、配線基板の厚さ（例えば、０．６ｍｍ）程度に薄型化が可能となる。 In the present invention, the optical filter layer, which is one layer of a multilayer wiring substrate such as a glass epoxy substrate or a flexible substrate, forms a transmission region of the wiring substrate, thereby reducing the number of components, reducing the cost of the member, and manufacturing. The process can be simplified, and the thickness can be reduced to about the thickness (for example, 0.6 mm) of the wiring board.

さらに固体撮像素子を樹脂封止することで、固体撮像素子と配線基板との機械的な接続を補強することができる。 Furthermore, by mechanically sealing the solid-state image sensor, the mechanical connection between the solid-state image sensor and the wiring board can be reinforced.

本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明による固体撮像装置の斜視図である。
図２は、本発明による固体撮像装置の光学機器ユニットを取り外した要部断面図である。
図３は、本発明の実施例１における配線基板の構成を説明する概略断面図である。
図４は、本発明の実施例２における配線基板の構成を説明する概略断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of a solid-state imaging device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the solid-state imaging device according to the present invention with the optical device unit removed.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the wiring board according to the second embodiment of the present invention.

図１に示すように、固体撮像装置１０は、固体撮像素子(不図示)に被写体像を形成する少なくとも１つのレンズを内蔵する光学機器ユニット９を、固体撮像素子を実装した配線基板２に載置している。 As shown in FIG. 1, a solid-state imaging device 10 mounts an optical device unit 9 including at least one lens that forms a subject image on a solid-state imaging device (not shown) on a wiring board 2 on which the solid-state imaging device is mounted. It is location.

図２に示すように、配線基板２は、第二表面に載置される光学機器ユニット（不図示）により形成された被写体像を固体撮像素子１に導く透光領域８を有し、配線基板２の第一表面の透光領域８の周辺に固体撮像素子１のパッド電極と相対する接続ランド部が形成され、バンプ電極３を介して電気的に接続される。電気的な接続手段としては、スタッドバンプと非導電性接着剤や、メッキバンプと導電性接着剤などが用いられる。 As shown in FIG. 2, the wiring board 2 has a light-transmitting region 8 that guides a subject image formed by an optical device unit (not shown) placed on the second surface to the solid-state imaging device 1. 2 is formed around the translucent region 8 on the first surface 2 and is connected to the pad electrode of the solid-state imaging device 1 and is electrically connected via the bump electrode 3. As the electrical connection means, stud bumps and non-conductive adhesive, plating bumps and conductive adhesive, or the like are used.

図３で示すように、実施例１における配線基板２は、上側から光学フィルタ層２ａ、配線層２ｄ、絶縁層２ｃ、配線層２ｄ、コア材２ｂ、配線層２ｄ、絶縁層２ｃ、配線層２ｄで構成された多層のガラエポ基板である。 As shown in FIG. 3, the wiring substrate 2 in Example 1 includes an optical filter layer 2a, a wiring layer 2d, an insulating layer 2c, a wiring layer 2d, a core material 2b, a wiring layer 2d, an insulating layer 2c, and a wiring layer 2d from above. It is the multilayer glass epoxy substrate comprised by this.

配線基板２の透光領域８は、配線基板２を構成する光学フィルタ層２ａによって形成されており、配線基板２の第一表面に実装した固体撮像素子１と配線基板との電気的な接続部を封止樹脂４で封止することにより、固体撮像素子１の撮像領域を気密に封止する。尚、撮像領域の封止は、電気的な接続部だけを封止樹脂で封止する以外に、固体撮像素子１を、封止樹脂や封止部材で封止してもよい。 The translucent region 8 of the wiring board 2 is formed by the optical filter layer 2a constituting the wiring board 2, and an electrical connection portion between the solid-state imaging device 1 mounted on the first surface of the wiring board 2 and the wiring board. Is sealed with a sealing resin 4 to hermetically seal the imaging region of the solid-state imaging device 1. The imaging region may be sealed by sealing the solid-state imaging device 1 with a sealing resin or a sealing member, in addition to sealing only the electrical connection portion with a sealing resin.

又、光学フィルタ層２ａは、赤外線除去機能等を有した樹脂シートよりなり、赤外線除去層とした場合、固体撮像装置を構成する赤外線除去フィルタが不要となる。 Further, the optical filter layer 2a is made of a resin sheet having an infrared ray removing function and the like. When the infrared ray removing layer is used, an infrared ray removing filter constituting the solid-state imaging device is not necessary.

固体撮像素子１を実装した配線基板２の第二表面に、固体撮像素子１の撮像領域の中心と光学機器ユニット９の光軸とを一致させ、光学機器ユニット９を載置する。配線基板２と光学機器ユニット９との接着には、熱硬化型接着剤や光熱硬化型接着剤等(不図示)を使用する。 The optical device unit 9 is placed on the second surface of the wiring board 2 on which the solid-state image sensor 1 is mounted, with the center of the imaging area of the solid-state image sensor 1 and the optical axis of the optical device unit 9 aligned. For bonding the wiring board 2 and the optical device unit 9, a thermosetting adhesive, a photothermosetting adhesive, or the like (not shown) is used.

光学機器ユニット９は、固定焦点型に限らず、近接撮影と通常撮影との焦点切換え機能や、ズーム・オートフォーカス機能を有した光学機器ユニットを用いてもよい。 The optical device unit 9 is not limited to the fixed focus type, and an optical device unit having a focus switching function between close-up photography and normal photography or a zoom / autofocus function may be used.

又、図４で示すように、実施例２における配線基板２は、上側から配線層２ｄ、絶縁層２ｃ、光学フィルタ層２ａ、配線層２ｄ、コア材２ｂ、配線層２ｄ、絶縁層２ｃ、配線層２ｄで構成された多層のガラエポ基板であり、配線基板２の中間に光学フィルタ層２ａを配置してもよい。 Also, as shown in FIG. 4, the wiring board 2 in Example 2 has a wiring layer 2d, an insulating layer 2c, an optical filter layer 2a, a wiring layer 2d, a core material 2b, a wiring layer 2d, an insulating layer 2c, and a wiring from the upper side. The optical filter layer 2 a may be disposed in the middle of the wiring substrate 2, which is a multilayer glass epoxy substrate composed of the layer 2 d.

光学フィルタ層２ａを配線基板２の中間に配置することで、配線基板２の第一表面と第二表面に、配線層２ｄを配置することが可能となり、チップコンデンサやチップ抵抗などの電子部品の実装や、光学機器ユニットとの電気的な接続が、配線基板２の両面において可能となる。 By disposing the optical filter layer 2a in the middle of the wiring substrate 2, the wiring layer 2d can be disposed on the first surface and the second surface of the wiring substrate 2, and electronic components such as chip capacitors and chip resistors can be disposed. Mounting and electrical connection with the optical device unit are possible on both sides of the wiring board 2.

配線基板２は、ガラエポ基板に限らず、フレキシブル基板であってもよい。 The wiring board 2 is not limited to a glass epoxy board but may be a flexible board.

本発明による固体撮像装置の斜視図The perspective view of the solid-state imaging device by this invention 本発明による固体撮像装置の光学機器ユニットを取り外した要部断面図Sectional drawing of the principal part which removed the optical equipment unit of the solid-state imaging device by this invention 本発明の実施例１における配線基板の構成を説明する概略断面図Schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the wiring board in Example 1 of the present invention 本発明の実施例２における配線基板の構成を説明する概略断面図Schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a wiring board in Example 2 of the present invention 従来技術による撮像装置の断面図Sectional view of a conventional imaging device 従来技術における他の光電変換装置の断面図Cross-sectional view of another photoelectric conversion device in the prior art

符号の説明Explanation of symbols

１固体撮像素子
２配線基板
２ａ光学フィルタ層（赤外線除去層）
２ｂコア材
２ｃ絶縁層
２ｄ配線層
３バンプ電極
４封止樹脂
８透光領域
９光学機器ユニット
１０固体撮像装置
１０１撮像素子
１０２ａ透明板
１０２ｂ配線
１０３バンプ電極
１０４封止樹脂
１０７フィルタ
１１０撮像装置
２０１ＣＣＤ
２０１ａ電極パッド
２０２ＴＡＢテープ
２０２ａ絶縁シート
２０２ｂ銅リード
２０３バンプ
２０４封止樹脂
２０５異方性導電膜
２０６接着剤
２０７光学ガラス
２０８開口部
２１０光電変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state image sensor 2 Wiring board 2a Optical filter layer (infrared removal layer)
2b Core material 2c Insulating layer 2d Wiring layer 3 Bump electrode 4 Sealing resin 8 Translucent area 9 Optical device unit 10 Solid-state imaging device 101 Imaging element 102a Transparent plate 102b Wiring 103 Bump electrode 104 Sealing resin 107 Filter 110 Imaging device 201 CCD
201a Electrode Pad 202 TAB Tape 202a Insulating Sheet 202b Copper Lead 203 Bump 204 Sealing Resin 205 Anisotropic Conductive Film 206 Adhesive 207 Optical Glass 208 Opening 210 Photoelectric Conversion Device

Claims

少なくとも、一面に撮像領域と外部接続電極とを有する固体撮像素子と、
透光領域を有し、該透光領域に撮像領域を向けて前記固体撮像素子を第一表面に実装する配線基板と、
前記固体撮像素子の外部接続電極と前記配線基板の電極とを電気的に接続する導電手段と、
前記配線基板の前記第一表面と反対側の第二表面に載置され、前記固体撮像素子に被写体像を形成する光学機器ユニットと、
を備える固体撮像装置において、
前記配線基板は、多層配線基板であり、その一つの層は、光学フィルタ層であって、
前記透光領域は、前記光学フィルタ層によって形成されることを特徴とする固体撮像装置。 At least a solid-state imaging device having an imaging region and external connection electrodes on one surface;
A wiring board having a light-transmitting area, and mounting the solid-state imaging device on the first surface with the imaging area facing the light-transmitting area;
Conductive means for electrically connecting the external connection electrode of the solid-state imaging device and the electrode of the wiring board;
An optical device unit mounted on the second surface opposite to the first surface of the wiring board and forming a subject image on the solid-state imaging device;
In a solid-state imaging device comprising:
The wiring board is a multilayer wiring board, one layer of which is an optical filter layer,
The light-transmitting region is formed by the optical filter layer.

前記光学フィルタ層は、赤外線除去機能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, wherein the optical filter layer has an infrared ray removing function.

前記固体撮像素子は、前記配線基板にフリップチップ実装した後、封止樹脂で撮像領域を気密封止されることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is hermetically sealed in an imaging region with a sealing resin after being flip-chip mounted on the wiring board.

前記配線基板は、ガラエポ基板であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the wiring substrate is a glass epoxy substrate.

前記配線基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the wiring substrate is a flexible substrate.