JPH098440A - 電子部品の接続装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異方性導電膜の塗布厚みを減少させるととも
に、パッケージの封止の向上を図る。 【構成】 配線基板１１の電極パターン１３ａ，１３ｂ
は、配線基板１１の裏面に配置してある。絶縁基材１２
には、ＣＣＤ素子１５の画素エリヤより大きいととも
に、ＣＣＤ素子の外形より小さな第１の開口部１４を形
成してある。絶縁基材１２上のＣＣＤ素子１５の各電極
１６ａ，１６ｂに対向する部分には、第２の開口部１７
ａ，１７ｂを形成してある。絶縁基材１２の一方面に
は、光学ガラス１８を第１の開口部１４に位置して取着
してある。絶縁基材１２の他方面には、ＣＣＤ素子１５
の受光面を第１の開口部１４に位置して配置する。ＣＣ
Ｄ素子１５の電極上には、接続用のバンプ（突起）１９
を形成してあり、このバンプ１９を第２の開口部１７
ａ，１７ｂに挿入し、配線基板１１の電極パターン１３
ａ，１３ｂと接触することで電気的接続を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型パッケージ内に
収納された電子部品の接続装置およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電気素子を小型パッケージ内に収納され
た電子部品は、産業用に幅広く使用されている。中で
も、ＣＣＤ素子（固体撮像素子）を用いた光電変換素子
は、カメラ等の応用範囲が広い。このようなＣＣＤ素子
は、産業用として小型化の要求が特に強く、軽薄短小化
の開発に各社が凌ぎを削っている。この光電変換素子の
実装については、本件出願人が先に出願した特願平６−
１１１５３４号に記載されており、以下、これを図８〜
図１２に示して説明する。

【０００３】図８は、パッケージを構成する分解斜視図
であり、ＣＣＤ素子１と可撓性基板２および光学ガラス
３から構成される。これらを、後述するプロセスにより
接続すると、図９のパッケージが完成する。

【０００４】次に図１０を用い、図９にパッケージの製
造プロセスについて説明する。まず、図１０（ａ），
（ｂ）において光学ガラス３と配線基板２を接着する。
配線基板２は、可撓性の絶縁性基材２ａとこれに固着さ
れた複数の電極パターン２ｂからなり、絶縁性基材２ａ
の中央に開口部２ｃを形成する。光学ガラス３と可撓性
基板２とを接着する接着剤は、例えば紫外線硬化性の接
着剤を用いて絶縁性基材２ａの裏面に塗布する。

【０００５】次に、図１０（ｃ）において、電極パター
ン２ｂの周囲に、異方性導電膜４を形成する。図１０の
（ｄ）において、ＣＣＤ素子１を異方性導電膜４上から
熱圧着により電極パターン２ｂに電気的に接続する。

【０００６】図１１は、図１０の製造プロセスを断面構
造で示したものである。このとき、ＣＣＤ素子１の画素
に相当するパッケージ内は、開口部２ｃであり、ＣＣＤ
素子１に形成されたマイクロレンズ５による集光効果を
生かす構造にしてある。

【０００７】図１２（ａ）は完成したパッケージの平面
図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のラインＡ−Ａ´の断
面図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のラインＢ−Ｂ´の
断面図をそれぞれ示したものである。

【０００８】図１２（ｂ）は、中空部６がある断面で、
（ｃ）は電極パターンｂ２が並ぶ断面方向を示した。図
１２の（ｃ）では、異方性導電膜４がＣＣＤ素子１と絶
縁性基材２ａの間に完全に充填されており、ＣＣＤ素子
１の外周は全て外気から遮断、すなわち封止構造が図ら
れている。

【０００９】以上説明した構造により、超小型のＣＣＤ
パッケージが簡便な製造プロセスで得られる。しかしな
がら、従来方法には解決すべき問題点があった。それ
は、異方性導電膜４の塗布方法と封止方法である。すな
わち図１１（ｃ）のように、異方性導電膜４をディスペ
ンス塗布し、熱圧着する際に、同異方性導電膜４が、Ｃ
ＣＤ素子１の画素エリヤに進入したり、電極パターンｂ
２を伝って流れ出す不具合が発生する。図１１（ｃ）の
ように、もしＣＣＤ素子１の画素エリヤに進入すると画
素不良となり、もし電極パターンｂ２を伝ってパッケー
ジ外に流れ出すとパッケージ封止構造が得られなくな
る。

【００１０】異方性導電膜４の塗布厚みは、図１２
（ｃ）のように封止構造が前提のため、絶縁基材２ａと
ＣＣＤ素子１の最大ギャップＧ１（約５５μｍ）を吸収
すべく、６０μｍ〜９０μｍ程度の塗布厚みが必要であ
った。さらに、ギャップを狭めるため、電極パターンで
ダミーリード７を形成したりした。それでも、異方性導
電膜４の塗布膜厚の制御は困難であり、滲み不良や封止
不良が発生し、歩留り低下をもたらす。従って、ＣＣＤ
素子１と電極パターン２ｂ間のギャップを狭めるととも
に、異方性導電膜４の塗布厚みを減少する手段が必要で
あった。

【００１１】また、異方性導電膜４の流れ止めのため
の、ダムをＣＣＤ素子１上や配線基板２上に形成する手
段も、本件出願人が先に出願した特願平６−１１１５３
４号のようなものも考えられるが、微細ダム構造のため
実現性が困難であり、また別工程での形成になるため製
造プロセスが複雑になる短所があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の電子部
品の接続装置およびその製造方法では、異方性導電膜の
塗布厚みを減少させる手段が提案されてはいるが、実際
には微細ダム構造のため実現性が困難であり、また別工
程での形成になるため製造プロセスが複雑になる等の問
題があった。この発明は、異方性導電膜の塗布厚みを減
少させるとともに、パッケージの封止の向上を図る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題を
解決するために、素子形成部と該素子形成部のパッケー
ジの周辺に形成され前記素子形成部に電気的に接続した
電極からなる電子部品と、絶縁性部材と、前記絶縁性部
材に接着した、前記電子部品の素子形成部に対向する位
置に１の開口部を前記電子部品の電極に対向する位置に
第２の開口部とを形成した絶縁基材上に、電極パターン
を固着してなる配線基板と、前記電子部品の電極と前記
配線基板の電極パターンとを電気的に接続する接続手段
とからなることを特徴とする。

【００１４】予め、電子部品の素子形成部に対向する位
置に第１の開口部を前記電子部品の電極に対向する位置
に第２の開口部をそれぞれ絶縁基材に設けるとともに、
該絶縁基材に電極パターンを固着して配線基板を形成し
てなる第１の工程と、絶縁性部材に前記配線基板を接着
する第２の工程と、前記電子部品と前記配線基板を接続
する第３の工程とからなることを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記した手段により、第２の開口部を介して電
極パターンと電子部品をバンプあるいは異方性導電膜を
用いて接続するようにした。このためバンプや異方性導
電膜は、第２の開口部を形成した配線基板の厚み分とな
り、製品による寸法のばらつきを抑えることができるば
かりか、第１および第２の開口部との間に絶縁基材が位
置されることとなり、バンプや異方性導電膜が電子部品
の素子形成部に流れ出すことも防止できる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら詳細に説明する。図１は、この発明の一実施例
を説明するための実装構造を示す斜視図である。図１に
おいて、まず、配線基板１１として、厚さが７５μｍ程
度のポリイミドを絶縁基材１２に、この両側より幅が２
００μｍ、厚さが２５μｍ程度の電極パターン１３ａ，
１３ｂ形成したＴＡＢテープ(Tape Automated Bonding)
を使用した。この場合、配線基板１１は可撓性基板であ
るが、可撓性のないガラスエポキシ基板のような、剛性
の基板でもよい。配線基板１１の電極パターン１３ａ，
１３ｂは、配線基板１１の裏面に配置してある。また、
絶縁基材１２には、ＣＣＤ素子の画素エリヤより大きい
とともに、ＣＣＤ素子の外形より小さな第１の開口部１
４を形成してある。第１の開口部１４は、ＣＣＤ素子１
５のマイクロレンズやカラーフィルタ等の有機樹脂で形
成された部分より外側に設けると、滲み出し防止の点で
最適である。

【００１７】また、絶縁基材１２上では、第１の開口部
１４以外に、直線状に複数の電極を対向してデュアル配
置されたＣＣＤ素子１５の各電極１６ａ，１６ｂに対向
する部分には、穴径が１５０μｍ程度の第２の開口部１
７ａ，１７ｂを形成してある。絶縁基材１２の一方面に
は、厚さが２ｍｍ、外形サイズが６ｍｍ角程度の光学ガ
ラス１８を、第１の開口部１４に位置して取着してあ
る。絶縁基材１２の他方面には、ＣＣＤ素子１５の受光
面を第１の開口部１４に位置して配置する。ＣＣＤ素子
１５の電極上には、径が１００μｍ、高さが７０μｍ程
度の接続用のバンプ（突起）１９を形成してあり、この
バンプ１９を第２の開口部１７ａ，１７ｂに挿入し、配
線基板１１の電極パターン１３ａ，１３ｂと接触するこ
とで電気的接続を図る。バンプ１９は、金ワイヤを用い
て、ワイヤボンディング法の変形で形成できる。バンプ
１９の高さは、第２の開口部１７ａ，１７ｂの高さ、す
なわち絶縁基材１２の厚みより高くする必要がある。バ
ンプ１９の先端形状は、平坦型でも、バンプ１９の高さ
を高くするためワイヤの引きちぎり型である突起型でも
よい。第２の開口部１７ａ，１７ｂの径はバンプ１９の
最外形より大きいことが必要である。

【００１８】また、ＣＣＤ素子１５の熱圧着時にバンプ
１９を加圧変形して、バンプ１９の高さ全体を揃えなが
ら、ＣＣＤ素子１５の表面を絶縁基材１２の表面に押し
あてると、ＣＣＤ素子１５と配線基板１１の隙間が最少
となり封止効果が高くなる。さらに、熱圧着時にバンプ
１９そのものの形状を、第２の開口部１７ａ，１７ｂの
内で変形させ、第２の開口部１７ａ，１７ｂ内に充填さ
せることで接続性を上げることもできる。バンプ１９の
材料としては、汎用である、金ワイヤを用いたり、硬度
が低く変形の容易な半田バンプ等が使用に適している。

【００１９】次に図２を用いて、図１の実施例の製造プ
ロセスについて説明する。まず、図２の（ａ）から
（ｂ）の工程で光学ガラス１８を配線基板１１とを接着
する。配線基板１１は絶縁基材１２と幅２００μｍの電
極パターン１３ａ，１３ｂ、また４×４ｍｍの第１の開
口部１４および穴径が１５０μｍの第２の開口部１７
ａ，１７ｂからなる。接着剤は例えば紫外線硬化型の接
着剤を用いて絶縁基材１２の裏面に塗布する。

【００２０】このとき、接着力を上げるため、配線基板
１１や電極パターン１３ａ，１３ｂをエッチングして粗
面化する方法が有効である。また、接着剤や絶縁基材１
２や電極パターン１３ａ，１３ｂは、反射防止のため黒
色化してもよい。

【００２１】次に、図２の（ｃ）おいて、電極パターン
１３ａ，１３ｂの周囲に、異方性導電膜２０を形成す
る。次の図２の（ｄ）で、ＣＣＤ素子１５の電極上に形
成したバンプ１９を異方性導電膜２０上から第２の開口
部１７ａ，１７ｂに挿入し、配線基板１１の裏面側に形
成してある電極パターン１３ａ，１３ｂに、例えば１５
０℃で６０〜２００秒程度の熱圧着により、電気的に接
続する。

【００２２】このとき、第１の開口部１４の下部には、
電極パターン１３ａ，１３ｂ部に受けが設けてあり、下
部の穴は塞がれている構造となっている。異方性導電膜
２０は、例えば、粒径５μｍ程度の金粒子をエポキシ樹
脂に分散させたものを用いればよい。なお、ＣＣＤ素子
１５の電極は、２方向であるが、１方向の片側に配置し
てもよい。

【００２３】図３および図４は、図２の製造プロセスを
断面構造で示したものである。図２を正面より見た図３
の（ａ）のＡ−Ａ´断面を示した（ｂ）に示すように、
ＣＣＤ素子１５の画素と光学ガラス１８との間に構成さ
れる中空部３１に面するＣＣＤ素子１５には、マイクロ
レンズ３２が形成され、集光効果を生かす構造にしてあ
る。図３の（ｃ）は電極パターン１３ａ，１３ｂが並ぶ
Ｂ−Ｂ´断面方向を示した。図３の（ｃ）では、異方性
導電膜２０がＣＣＤ素子１５と配線基板１１の間に完全
に充填されており、ＣＣＤ素子１５の外周は全て外気か
ら遮断、すなわち封止構造が図られている。このとき、
異方性導電膜２０の塗布は、封止構造が前提であるが、
絶縁基材１２とＣＣＤ素子１５のギャップＧ２は５〜１
０μｍ程度と従来の１／５程度に減少できる。

【００２４】従って、塗布量も３０〜５０μｍ程度の塗
布厚みで十分である。図４において、異方性導電膜２０
を第２の開口部１７ａ，１７ｂ上に塗布した後（図４
（ｂ））は、配線基板１１の加熱時の粘度低下にともな
い、第２の開口部１７ａ，１７ｂに容易に流動して充填
できる。また、熱伝導性の高い電極パターン１３ａ，１
３ｂは、第２の開口部１７ａ，１７ｂの穴下部で異方性
導電膜２０を受けることができ、パッケージ外に流れ出
ることを抑えることができる。さらに、塗布の絶対量が
少ないため、ＣＣＤ素子１５の画素エリア内に異方性導
電膜２０が滲み出す可能性も少なくなる。従って、滲み
出しがなく、封止性の良好な超小型ＣＣＤパッケージを
容易に実現できる。

【００２５】以上説明した構造により、異方性導電膜２
０の滲みや流れ出しによる、ＣＣＤ素子１５の画素不良
や封止不良のない、超小型のＣＣＤパッケージが簡便な
製造プロセスで得ることができる。

【００２６】この実施例において、ＣＣＤ素子１５と配
線基板１１との接続手段として異方性導電膜２０を用い
たが、これに限らず絶縁性接着剤を用いてもよい。この
ときバンプ１９と電極パターン１３ａ，１３ｂは、例え
ば機械的接触で電気的な接続がなされ、接着剤は補強手
段となる。また、短時間であれば、バンプと電極パター
ン１３ａ，１３ｂが固相拡散接合してもよい。このと
き、封止材は接続後にＣＣＤ素子１５の外周部に塗布す
ることで、気密封止化を図る。また、所望の接続を得る
開口には、銀ペーストのような、導電性粒子と接着剤か
らなる導電性接着剤を選択的に塗布し、加熱硬化した後
に封止剤で同様に封止補強してもよい。

【００２７】さらに、配線基板１１と光学ガラス１８と
の接着面は、電極パターン１３ａ，１３ｂと絶縁基材１
２と光学ガラス１８間となる。画像取りこみの際に、同
接着面が反射等の不具合がでないように、接着剤や電極
パターン１３ａ，１３ｂもしくは絶縁基材１２は、黒色
化されていることが望ましい。

【００２８】ＣＣＤ素子１５の受光部と対向する光学ガ
ラス１８を凸構造とし、光学ガラス１８のトータル厚み
を減らしたり、回折格子パターンなどの特性を付加する
ことができる。

【００２９】図５は、この発明の他の実施例を説明する
ための分解斜視図である。図１の実施例では、接続用の
第２の開口部を、ＣＣＤ素子１５の電極に対し１個ごと
に形成したが、この実施例では、額縁上に連通した第２
の開口部５１としたものである。これにより、第２の開
口部５１内に異方性導電ペーストを塗布することで、塗
布面が平坦化し塗布しやすくなるとともに、塗布量の保
持が開口部内で容易になる等の付随的な効果が期待でき
る。

【００３０】図６および図７は、それぞれこの発明の第
２および第３の他の実施例を説明するための正面図で、
配線基板１１や異方性導電膜２０の一部に連通部を設け
ることで結露対策を行ったものである。

【００３１】すなわち、図６の実施例のように、配線基
板１１の絶縁基材１２の一部に連通部６１や、図７の実
施例にように、接続に必須な電極パターン１３ａ，１３
ｂ部のみに異方性導電膜２０ａ，２０ｂを形成する。

【００３２】この各実施例では、配線基板１１とＣＣＤ
素子１５の間は外気と同環境となり、高湿中での結露が
発生しない。また、塵の進入等の防止のため開放部をシ
リコン等の湿度の出入りの早い樹脂で封止することもで
きる。

【００３３】この発明は、上記した実施例に限定される
ものではなく、例えば、光学ガラス１８としたが、パッ
ケージ内に形成された素子部上が透光性が必須な、紫外
線消去型メモリーにもこの発明は有効である。また電気
素子が、中空構造を必要とする他の素子、例えば表面弾
性波素子であるＳＡＷデバイスや水晶発振子、さらには
ＬＥＤや光ピックアップといった、特殊パッケージへの
応用の可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電子部
品の接続装置およびその製造方法によれば、中空構造を
有する超小型の電子部品パッケージを、特性の向上・気
密封止性の向上および簡便な製造プロセスで得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を説明するための斜視図で
ある。

【図２】この発明の製造プロセスを説明するため分解し
て示した説明図である。

【図３】図１の構成を説明するための、（ａ）は図１の
正面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ´，
Ｂ−Ｂ´の断面図である。

【図４】図１の第２の開口部に異方性導電膜を注入して
これを接続手段とした場合の製造プロセスを説明するた
めの説明図である。

【図５】この発明の他の実施例を説明するための斜視図
である。

【図６】この発明の第２の他の実施例を説明するための
正面図である。

【図７】この発明の第３の他の実施例を説明するための
正面図である。

【図８】従来の電子部品の接続について説明するための
分解斜視図である。

【図９】図８を組み立てた状態を示す斜視図である。

【図１０】図８の製造プロセスを説明するための分解し
て示した説明図である。

【図１１】図１０の製造プロセスを断面構造で示した断
面図である。

【図１２】図９の構成を説明するための、（ａ）は完成
したパッケージの平面図、（ｂ）は（ａ）のラインＡ−
Ａ´の断面図、（ｃ）は（ａ）のラインＢ−Ｂ´の断面
図である。

【符号の説明】

１１…配線基板、１２…絶縁基材、１３ａ，１３ｂ…電
極パターン、１４…第１の開口部、１５…ＣＣＤ素子、
１６ａ，１６ｂ…電極、１７ａ，１７ｂ，５１…第２の
開口部、１８…光学ガラス、１９…バンプ、２０，２０
ａ，２０ｂ…異方性導電膜、３１…中空部、３２…マイ
クロレンズ，６１…連通部。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子形成部と該素子形成部のパッケージ
   の周辺に形成され前記素子形成部に電気的に接続した電
   極からなる電子部品と、 絶縁性部材と、 前記電子部品の素子形成部に対向する位置に第１の開口
   部を、前記電子部品の電極に対向する位置に第２の開口
   部とを形成した絶縁基材上に電極パターンを固着し、前
   記絶縁性部材に接着した配線基板と、 前記電子部品の電極と前記配線基板の電極パターンとを
   電気的に接続する接続手段とからなることを特徴とする
   電子部品の接続装置。
2. 【請求項２】 前記配線基板の第１の開口部は、前記電
   子部品の素子形成部より大きく電子部品の外形より小さ
   くしてなることを特徴とする請求項１記載の電子部品の
   接続装置。
3. 【請求項３】 前記配線基板と前記電子部品は、該配線
   基板の電極パターンもしくは該電子部品の電極に形成さ
   れた導電性突起を介して電気的に接続してなることを特
   徴とする請求項１記載の電子部品の接続装置。
4. 【請求項４】 前記配線基板と電子部品は、異方性導電
   膜で接続してなることを特徴とする請求項１記載の電子
   部品の接続装置。
5. 【請求項５】 前記異方性導電膜は、電子部品の素子形
   成面を環状に取囲むように形成してなることを特徴とす
   る請求項４記載の電子部品の接続装置。
6. 【請求項６】 前記配線基板と前記異方性導電膜のいず
   れか一方は、一部に開放部を設けてなることを特徴とす
   る請求項５記載の電子部品の接続装置。
7. 【請求項７】 前記配線基板は、可撓性を有する基板で
   あることを特徴とする請求項１記載の電子部品の接続装
   置。
8. 【請求項８】 前記配線基板は、複数の電子部品を実装
   してなることを特徴とする請求項１記載の電子部品の接
   続装置。
9. 【請求項９】 前記配線基板は、折り曲げ部を有し、折
   り曲げ部の絶縁性基材を除去してなることを特徴とする
   請求項１記載の電子部品の接続装置。
10. 【請求項１０】 前記配線基板と電子部品は、導電性接
    着剤で接続することを特徴とする請求項１記載の電子部
    品の接続装置。
11. 【請求項１１】 前記配線基板と電子部品は、電子部品
    の電極上に形成された導電性突起を用いて機械的接触に
    より接続することを特徴とする請求項１記載の電子部品
    の接続装置。
12. 【請求項１２】 前記電子部品は、光電変換素子である
    ことを特徴とする請求項１記載の電子部品の接続装置。
13. 【請求項１３】 前記電子部品の電極の外側には、補強
    樹脂が形成されていることを特徴とする請求項４，１
    ０，１１のいずれかに記載の電子部品の接続装置。
14. 【請求項１４】 予め、電子部品の素子形成部に対向す
    る位置に第１の開口部を前記電子部品の電極に対向する
    位置に第２の開口部をそれぞれ絶縁基材に設けるととも
    に、該絶縁基材に電極パターンを固着して配線基板を形
    成してなる第１の工程と、 絶縁性部材に前記配線基板を接着する第２の工程と、 前記電子部品と前記配線基板を接続する第３の工程とか
    らなることを特徴とする電子部品の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記第３の工程の前に、電子部品の電
    極パッドあるいは前記配線基板の電極パターンのいずれ
    か一方に、導電性突起を形成する工程を付加してなるこ
    とを特徴とする請求項１４記載の電子部品の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記導電性突起は、すくなくとも前記
    第３の前工程として、前記配線基板の第２の開口部より
    小さく、前記配線基板の基材厚みより高く形成してなる
    ことを特徴とする請求項１５記載の電子部品の製造方
    法。
17. 【請求項１７】 前記第２の工程の後に、電子部品の電
    極パッドあるいは前記配線基板の電極パターンのいずれ
    か一方に、異方性導電膜を形成する工程を付加してなる
    ことを特徴とする請求項１４記載の電子部品の製造方
    法。
18. 【請求項１８】 前記異方性導電膜はペースト状であ
    り、すくなくとも配線基板の電極パターン上に塗布する
    工程を付加してなることを特徴とする請求項１７記載の
    電子部品の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記第３の工程の後に、前記電子部品
    の電極の外側に補強樹脂を形成する第４の工程を具備す
    ることを特徴とする請求項１４記載の電子部品の製造方
    法。