(57)【要約】【課題】光学フィルタ構造を利用した撮像センサに使用可能で熱による影響が少ない高品質のパッケージ構造を提供する。【解決手段】第１電極パッド２ａを有する撮像センサダイ２と、撮像センサダイが配置されるとともに第２電極パッド１ａを有する回路基板１と、撮像センサダイの撮像領域２ｃを覆う板状の透明部材３と、第１電極パッドと第２電極パッドとを接続する金属ワイヤ４と、金属ワイヤを覆う封止部材５を備えた撮像センサのパッケージ構造であって、板状の透明部材の上面３ａと側面３ｃの間に形成される稜線部を傾斜面３ｂとし、当該傾斜面上まで封止部材５で被覆した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極パッドを有する撮像センサダイと、
前記撮像センサダイが配置されるとともに第２電極パッドを有する回路基板と、
前記撮像センサダイの撮像領域を覆う板状の透明部材と、
第１電極パッドと第２電極パッドとを接続する金属ワイヤと、
前記金属ワイヤを覆う封止部材を備えた撮像センサのパッケージ構造であって、
前記板状の透明部材の上面と側面の間に形成される稜線部を傾斜面とし、当該傾斜面上まで前記封止部材で被覆したことを特徴とする撮像センサのパッケージ構造。
【請求項２】
前記透明部材の側面は垂直面を成し、前記垂直面の厚さが、少なくとも板状の透明部材の厚みの半分以下になるように、前記傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１記載の撮像センサのパッケージ構造。
【請求項３】
前記板状の透明部材は、前記撮像センサダイの撮像領域側に配置された光学フィルタ構造を有し、
前記光学フィルタ構造は特定領域毎に機能が異なるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像センサのパッケージ構造。
【請求項４】
前記光学フィルタ構造は、特定の偏光方向を透過する偏光フィルタであることを特徴とする請求項３記載の撮像センサのパッケージ構造。
【請求項５】
前記光学フィルタ構造の特定領域は、前記撮像センサの画素サイズに相当することを特徴とする請求項３又は４記載の撮像センサのパッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精度誤差等の影響が少ない高品質な撮像センサのパッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像センサの実装性向上や、撮像センサの受光面への異物混入を防ぐため、受光面の上部に透明基板となるガラス板を配置し、ワイヤーボンド構造を樹脂封止した樹脂パッケージ構造が既に知られている。
例えば特許文献１（特開２００６-１９０９５６）には、撮像センサのマイクロレンズを粒子汚染から防止する目的で、撮像センサ受光面の外周に接着面パターン(弾性材料)を形成し、その上に透明材料を配置し、センサパッドを結線する金属ワイヤと、ワイヤを樹脂製の封止部材により封止する構造が開示されている。
しかしながら樹脂製の封止部材により封止する場合、熱により発生する応力を考慮しないと、撮像センサ側に過度な応力がかかり、不具合の要因となることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、熱による影響が少ない高品質な撮像センサのパッケージ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための本発明に係る撮像センサのパッケージ構造は、第１電極パッドを有する撮像センサダイと、撮像センサダイが配置されるとともに第２電極パッドを有する回路基板と、撮像センサダイの撮像領域を覆う板状の透明部材と、第１電極パッドと第２電極パッドとを接続する金属ワイヤと、金属ワイヤを覆う封止部材を備えた撮像センサのパッケージ構造であって、板状の透明部材の上面と側面の間に形成される稜線部を傾斜面とし、当該傾斜面上まで封止部材で被覆したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、熱による影響が少ない高品質な撮像センサのパッケージ構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）は本発明に係る撮像センサのパッケージ構造の第１の実施形態の構成を示す概略図、（ｂ）は透明部材の平面視図。
【図２】（ａ）は本発明に係る撮像センサのパッケージ構造の第２の実施形態の構成を示す概略図、（ｂ）は透明部材の平面視図。
【図３】（ａ）は本発明に係る撮像センサのパッケージ構造の第３の実施形態の構成を示す概略図、（ｂ）は透明部材の平面視図。
【図４】（ａ）は第２の実施形態の変形例を示す概略図、（ｂ）は第３の実施形態の変形例を示す概略図。
【図５】一般的な撮像センサのパッケージ構造を示す概略図。
【図６】一般的な撮像センサのパッケージ構造の製造方法を示す概略フロー図。
【図７】光学フィルタ構造を有する撮像センサのパッケージ構造を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお各図面及び形態において、同一部材又は同一機能を有する部材には、基本的には同一の符号を付し、重複説明は適宜省略する。
【０００８】
[一般的な撮像センサのパッケージ構造]
図５は一般的な撮像センサのパッケージ構造を示したものである。
撮像センサは、撮像センサダイ２を備えている。撮像センサダイ２は受光素子８を有する受光面２ｃと受光素子８から出力される信号を外部に出力するための第１電極パッド２ａが同一面に配置されている。受光素子８を有する受光面２ｃの領域を撮像領域２ｂとする。第１電極パッド２ａは受光面２ｃの外周(センサチップの最外周)に配置されている。受光面２ｃの上方には空間を隔てて受光面保護用の透明部材としてのガラス板３が配置されている。ガラス板３は、受光面外側かつ第１電極パッド２ａ内側の領域に形成された保護層６上に接着層７で接着されている。なお、撮像センサダイ２とガラス板３は減圧下で接着されることが多い。
撮像センサダイ２が有する第１電極パッド２ａとパッケージ基板１(上面と下面との電極パッドを変換している)が有する第２電極パッド１ａとは金に代表される金属ワイヤ４でワイヤボンディングにより結線される。図５では、パッケージ基板１の最下部の電極１ｂはハンダボールアレイのＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）構造となっているが、ボールのないパッケージ基板の状態のＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）構造でもよい。
なお、特許文献１では、ガラス接着層を弾性材料とすることでガラス部にかかる応力の緩和を図っている。
【０００９】
[一般的な撮像センサのパッケージ構造の製造方法]
図５、図６を用いて、一般的な撮像センサのパッケージ構造の製造方法について説明する。
工程１.樹脂基板アレイ
回路基板１が複数個(数１０個程度であることが一般的)分連なっている。各回路基板１は後述の工程後に分割される。回路基板１にはセンサ面(撮像センサダイ２が接着される面:受光面側)にセンサ電極に相当する第２電極パッド１ａが、もう一方の面(裏面で図示略)には回路基板１とリフロー接続されるための電極が形成され、内部で電極レイアウトを変換している。
工程２.チップ装着／ダイボンド
回路基板１のシート上に撮像センサダイ２を接着する。一般的には回路基板１上に熱硬化性のエポキシ樹脂を塗布し、撮像センサダイ２のマウント時に加圧して塗布形状を広げた後、加熱にて固定する。
工程３.金ワイヤ配線／ワイヤボンド
撮像センサダイ２が有する第１電極パッド２ａと回路基板１の第２電極パッド１ａとを金ワイヤ４等で結線する。
固定４.ガラス封止
さらに、回路基板１のシート上にアレイ状に接着された撮像センサダイ２の受光面外周に保護層６を形成し、同保護層６に接着剤を塗布して接着層７を形成し、塗布した後、受光面相当の大きさのガラス板３をマウントして硬化接着する。
工程５.ワイヤ封止
封止部材５として絶縁性の樹脂をガラス板３の外周に塗布・硬化し、金ワイヤ４を保護する。
工程６.その他の工程
なお、図示は省略するが上記工程１−５の終了後、回路基板１の裏面側に、回路基板１上への実装用のハンダボールをマウント、硬化した後、個片化してセンサパッケージを得る。
なお、図６ではワイヤーボンド後にガラス板３を接着しているが、工程順はこの図に限定されない。例えばセンサチップ段階(ウェハ状態でもよい)でガラス板３を接着したものをパッケージ基板(回路基板)１上にダイボンドさせてもよい。
【００１０】
図７は、領域分割光学素子を利用したセンサモジュールの構成を示す。センサモジュールは、撮像センサダイ２の撮像領域面側（受光面２ｃ側）に、領域分割光学素子として光学フィルタ構造９が特定領域毎に機能が異なるように配置されている。光学フィルタ構造９は、特定の偏光方向を透過する偏光フィルタである。撮像センサダイ２の受光面２ｃの画素単位で光学フィルタ構造９のパターンが形成されている場合、撮像センサダイ２の１画素（１０）辺りのサイズ(３〜６μｍ)から、光学フィルタ構造９のガラス板３と撮像センサダイ２との位置精度は１μｍ未満が必要である。また、光学フィルタ構造９と受光面２ｃまでの距離が画素サイズ(３〜６μｍ)未満に抑える必要がある。
本形態において、光学フィルタ構造９の特定領域とは、撮像センサ２の画素サイズに相当する。また、一画素毎にレンズ１０を備えている。図では、１つのレンズ１０と１画素として表示している。
【００１１】
図５に示した一般的な樹脂パッケージ構造の場合、樹脂材からなる封止部材５の硬化に伴う収縮や、温度変化に伴うガラス板３と封止部材５の線膨張係数差によりガラス板３に応力がかかるため、ガラス板３の接着構造が動くおそれがある。
従来の撮像センサダイ２では、ガラス板３の平面は反射防止膜や赤外線カットフィルタ等、全面一様なパターンであるため、ガラス板３の接着構造が移動しても大きな問題にはならない。しかし、図７に示すような領域分割光学素子を利用したセンサモジュールでは、ガラス板３と撮像センサダイ２の構造の実装精度のズレが、モジュールとしての初期実装精度すら外れることや、従来に比べ薄いガラス板３とセンサ接着層が破壊されることが懸念される。
【００１２】
そこで、本発明に係るパッケージ構造は、図１に示すように、第１電極パッド２ａを有する撮像センサダイ２と、撮像センサダイ２が配置され第２電極パッド１ａを有する回路基板１と、撮像センサダイ２の撮像領域を覆う透明部材としてのガラス板３と、第１電極パッド２ａと第２電極パッド１ａとを接続する金属ワイヤ４と、金属ワイヤ４を覆う樹脂からなる封止部材５とを備えるパッケージ構造であって、ガラス板３の上面３ａと側面３ｂの間に形成される稜線部を傾斜面３とし、傾斜面３ｂ上まで封止部材５で覆うようにしている。
【００１３】
具体的には、撮像センサダイ２の受光面２ｃの上部に空間を介して配置されるガラス板３の上面３ａと側面３ｃの間に形成される稜線部を斜めにカットして傾斜面３ｂとし、傾斜面３ｂ上まで封止部材５で被覆するようにした。すなわち、ガラス板３は、少なくともその側面３ｃが上面３ａと垂直な面を形成しており、この側面３ｃの垂直部分の厚さを小さくするために、稜線部を斜めにカットして傾斜面３ｂとしている。
【００１４】
このような構成とすると、ガラス板３の垂直部分となる側面３ｂ部分の厚さを、同一厚さの板状の透明部材（ガラス板）に対して減少させることができるので、接着剤層７に対して、昇温時に封止部材５の膨張に起因する引き剥がしの応力を減少させると共に、封止部材５を傾斜面３ｂまで被覆させることで、昇温時に封止部材５の膨張による封止部材５（接着剤層）への圧縮方向の応力を印加させることができる。
【００１５】
図１から図３は、本発明の第１から第３の実施形態を示す。図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）は、第１〜第３の実施形態の撮像センサダイモジュールのパッケージ構造の断面図であり、図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３（ｂ）はガラス板３の平面視図である。図１、図２、図３では、ガラス板３の断面形状が異なっている。図１から図３において符号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３で示す傾斜面３ｂの幅を第１の実施形態から第３の実施形態にかけて大きくしている。すなわち、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３としている。第１〜第３の実施形態において、ガラス板３の垂直方向の厚さは同一で、傾斜面３ｂの角度も同一としている。このため、符号ｔ１、ｔ２、ｔ３で示す各形態のガラス板３の側面３ｃの厚さ（垂直断面成分の高さ）は傾斜面３ｂの幅が広くなるほど狭くなる。図３に示す第３の実施形態では、側面３ｃ全体を傾斜面としていて、垂直部分をなくしている。つまり厚さｔ３はガラス板３の厚さに相当する。
【００１６】
ガラス板３の垂直断面部である側面３ｃに接着している封止部材５に起因する引き剥がしの応力成分と、傾斜面３ｂに上方からかかる封止樹脂に起因する圧縮応力との関係より、少なくともガラス板３の厚みの半分以上が傾斜面３ｂで形成されていることが望ましい。すなわち、本形態では、ガラス板３の側面３ｃは垂直面を成し、この垂直面の厚さｔ１からｔ３が、少なくともガラス板３の厚みの半分以下になるように傾斜面３ｂを形成した。
【００１７】
傾斜面３ｂの傾斜角度については、一般的なガラスの個片化の方法であるダイシングソー(高速回転する円板状の歯[ブレード])の先端角度に依存する。一般的な歯[ブレード]の先端角度は９０度であるので、このブレードで板状ガラスから１つのガラス板３を切り出すと、１つのガラス板３の傾斜面３ｂの角度は４５度となる。無論傾斜面３ｂの傾斜角は４５度に限定されるものではなく、傾斜面３ｂの形成手法によっては、別な角度とすることもできる。
【００１８】
図１〜図３においては、上面３ａと傾斜面３ｂとのエッジ３ｄが受光面２Ｃの上部までかかっている[オーバーラップしている]が、傾斜面３ｂの幅は、このエッジ３ｄが受光面上部に位置しない範囲とするのが好ましく、エッジ３ｄが受光面上部に位置しないようにガラス板３のサイズを調整するのが望ましい。
【００１９】
第１の実施形態から第３の実施形態では、図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、封止部材５の上面５ａとガラス板３の上面３ａとが同一面になるようにした。つまり、封止部材５で傾斜面３ｂ全体を被覆したが、このような形態に限定されるものではない。例えば図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、封止部材５の上面５ａとガラス板３の上面３ａとが異なる高さであってもよい。図４（ａ）は、図２（ａ）に示した第２の実施形態において、封止部材５の上面５ａをガラス板３の上面３ａよりも低くした変形例を示す。図４（ｂ）は、図３（ａ）に示した第３の実施形態において、封止部材５の上面５ａをガラス板３の上面３ａよりも低くした変形例を示す。
【００２０】
このように、封止部材５の上面５ａの位置としては、少なくとも傾斜面３ｂ上に位置していればよいが、固定の観点と、封止部材５に起因する引き剥がしの応力成分と、傾斜面３ｂに上方からかかる封止樹脂に起因する圧縮応力との関係を考慮すると、ガラス板３の上面３ａと同一面とするのが好ましい。
【００２１】
上記各形態において、光学フィルタ構造９は，特定の偏光方向を透過する偏光フィルタとしているので、この偏光フィルタを通して隣接画素との偏光強度のコントラスト情報を表示することで、可視光の画像では撮像が困難なシーンを撮影可能になり、認識処理が容易になる。
【００２２】
また、光学フィルタ構造の特定領域は、撮像センサの画素サイズに相当する、すなわち、偏光フィルタの領域分割面積を撮像センサの画素単位にしているので、偏光イメージの解像度が向上し、認識が容易になる。また、光学フィルタ構造の特定領域は、撮像センサ２の画素サイズに相当する、すなわち、偏光フィルタの領域分割面積を撮像センサの画素単位にしているので、偏光イメージの解像度が向上し、認識が容易になる。
なお、本実施形態では、光学フィルタ構造として偏光フィルタを用いたものについて例示しているが、偏光フィルタの代わりに分光フィルタ等を用いた場合においても、同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００２３】
１    回路基板
２    撮像センサダイ
３    透明部材
３ａ  透明部材の上面
３ｃ  透明部材の側面
３ｂ  傾斜面
４    金属ワイヤ
５    封止部材
９    光学フィルタ構造
１０  撮像センサダイの１画素
ｔ１〜ｔ３    透明部材の垂直面の厚さ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００６−１９０９５６号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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