(57)【要約】【課題】基板のサイズを小さくし、１枚のウエハから取り出すことができる基板の数を増大させて低コスト化を図る。【解決手段】読出回路部３は、固体撮像素子部２と電極パッド部４との間にのみ配設され、固体撮像素子部２とダミーパッド部５との間には配設されていない。電極パッド部４は、各電極パッド４１が基板１の−ｙ方向側の長辺１１の近傍において長辺１１に沿うように複数配列されている。ダミーパッド部５は、各ダミーパッド５１が基板１の＋ｙ方向側の長辺１１の近傍において長辺１１に沿うように複数配列されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮像信号を生成する固体撮像素子部と、
前記固体撮像素子部により生成された撮像信号を読み出す読出回路部と、
前記読出回路部により読み出された撮像信号を出力する複数の電極パッドを含む電極パッド部と、
複数のダミーパッドを含むダミーパッド部と、
前記固体撮像素子部、前記読出回路部、前記電極パッド部、及び前記ダミーパッド部が主面に配設される基板とを備え、
前記固体撮像素子部は、長辺が前記基板の長辺と平行になるように前記基板上に配設され、
前記電極パッド部は、各電極パッドが前記基板の一方の長辺に沿うように配設され、
前記ダミーパッド部は、各ダミーパッドが前記基板の他方の長辺に沿うように配設され、
前記読出回路部は、前記固体撮像素子部と前記電極パッドとの間に配設されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子部は、ラインセンサであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記電極パッド部及び前記ダミーパッド部は、前記基板の短辺の中点を通り、かつ、前記基板の長辺と平行な直線を中心軸とし、前記中心軸に対して対称に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記電極パッド部を構成する電極パッドと前記ダミーパッド部を構成するダミーパッドとは、同一個数、かつ、同一形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記基板は、ガラス基板が対向するように接続され、
前記ガラス基板は、前記電極パッド部及び前記ダミーパッド部のそれぞれに対向する位置に設けられた対向電極を含み、
前記基板及び前記ガラス基板は、前記電極パッド及び前記対向電極間、並びに前記ダミーパッド及び前記対向電極間に配設されるバンブを介して接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳ等の固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の固体撮像装置の構成を示す正面図である。従来の固体撮像装置は、基板１０、固体撮像素子部２０、読出回路部３０、及び電極パッド部４０を備えている。
【０００３】
基板１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）から構成され、矩形形状を有している。固体撮像素子部２０は、複数の画素がマトリックス状に配置されている。ここで、固体撮像素子部２０としてラインセンサを採用した場合、固体撮像素子部２０の形状は、短辺に比べて長辺が極端に長い短冊形状となる。
【０００４】
読出回路部３０は、一対存在し、固体撮像素子部２０の両長辺側を挟むようにして配設されている。
【０００５】
電極パッド部４０は、一対存在し、両読出回路部３０の長辺側を挟むようにして配設されている。各電極パッド部４０は、基板１０の長辺に沿うように配列された複数の電極パッドにより構成されている。
【０００６】
そして、一対の読出回路部３０と一対の電極パッド部４０とは、それぞれ、基板１０の短辺の中点を通り、かつ長辺と平行な直線を中心軸ＣＬとして対称に配設されている。
【０００７】
図５に示す固体撮像装置では、電極パッドに電源が接続されて電力が供給されると共に、読出回路部３０を構成する回路素子や固体撮像素子部２０を構成する画素にパルス信号が供給されることで駆動され、電極パッドから被写体の画像データが取り出される。
【０００８】
そして、図５に示す固体撮像装置では、電極パッドにバンブが配設され、フリップチップボンディング（ＦＣＢ：Flip Chip Bonding）により基板１０が図略のガラス基板に接続される。なお、ＦＣＢの公知文献として、下記の非特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】www.olympus.co.jp/jp/news/2003a/nr030604optij.cfm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図５に示す従来の固体撮像装置では、一対の読出回路部３０が中心軸ＣＬを基準として対称に設けられているため、基板１０の短辺の長さが大きくなってしまうという問題があった。そのため、基板１０のサイズが増大し、１枚のウエハから取り出せる基板１０の個数が低下するという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、基板のサイズを小さくし、１枚のウエハから取り出すことができる基板の数を増大させて低コスト化を図ることができる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明の一局面による固体撮像装置は、被写体の撮像信号を生成する固体撮像素子部と、前記固体撮像素子部により生成された撮像信号を読み出す読出回路部と、前記読出回路部により読み出された撮像信号を出力する複数の電極パッドを含む電極パッド部と、複数のダミーパッドを含むダミーパッド部と、前記固体撮像素子部、前記読出回路部、前記電極パッド部、及び前記ダミーパッド部が主面に配設される基板とを備え、前記固体撮像素子部は、長辺が前記基板の長辺と平行になるように前記基板上に配設され、前記電極パッド部は、各電極パッドが前記基板の一方の長辺に沿うように配設され、前記ダミーパッド部は、各ダミーパッドが前記基板の他方の長辺に沿うように配設され、前記読出回路部は、前記固体撮像素子部と前記電極パッド部との間に配設されている。
【００１３】
この構成によれば、読出回路部は、固体撮像素子部と電極パッド部との間に配設されており、図５に示す従来の固体撮像装置のように固体撮像素子部の両長辺側に一対で設けられておらず、固体撮像素子部の一方の長辺側にのみ設けられている。これにより、一対の読出回路部のうち一方の読出回路部がない分、基板の短辺の長さを短くすることができ、基板の面積を小さくすることができる。よって、１枚のウエハから取り出すことができる基板の個数が増大し、固体撮像装置の低コスト化及び小サイズ化を図ることができる。
【００１４】
また、基板の一方の長辺に沿うように電極パッド部が配列されていると共に、基板の他方の長辺に沿うようにダミーパッド部が配列されているため、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）により基板に対してガラス基板を接続する場合、電極パッド及びダミーパッドにバンブを配設し、基板の両長辺がバンブを介してガラス基板に取り付けられるため、基板とガラス基板との平行度を保つことができ、両基板の実装歩留まりを向上させることができる。
【００１５】
（２）前記固体撮像素子部は、ラインセンサであることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、長辺が短辺に比べて極端に長い長方形状のラインセンサからなる固体撮像素子部を含む基板とガラス基板とを、平行度が保持されるように接続することができ、両基板の実装歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
（３）前記電極パッド部及び前記ダミーパッド部は、前記基板の短辺の中点を通り、かつ、前記基板の長辺と平行な直線を中心軸とし、前記中心軸に対して対称に配設されていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、電極パッド部及びダミーパッド部は、基板の中心軸に対して対称に配設されているため、基板とガラス基板とを平行度が保持されるように接続することができ、両基板の実装歩留まりを向上させることができる。
【００１９】
（４）前記電極パッド部を構成する電極パッドと前記ダミーパッド部を構成するダミーパッドとは、同一個数、かつ、同一形状であることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、電極パッド及びダミーパッドは個数及び形状が同一であるため、基板とガラス基板とを平行度が保持されるように接続することができ、両基板の実装歩留まりを向上させることができる。
【００２１】
（５）前記基板は、ガラス基板が対向するように接続され、前記ガラス基板は、前記電極パッド部及び前記ダミーパッド部のそれぞれに対向する位置に設けられた対向電極に接続され、前記基板及び前記ガラス基板は、前記電極パッド及び前記対向電極間、並びに前記ダミーパッド及び前記対向電極間に配設されるバンブを介して接続されることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、基板及びガラス基板は、電極パッド及び対向電極間、並びにダミーパッド及び対向電極間に配設されるバンブを介して接続される、つまり、ＦＣＢにより接続されるため、両基板の実装歩留まりを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、１枚のウエハから取り出すことができる基板の個数が増大し、固体撮像装置の低コスト化及び小サイズ化を図ることができる。また、基板とガラス基板との実装歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置を−ｘ方向に向けて見た場合の側面図を示している。
【図３】ダミーパッド部が設けられていない固体撮像装置の概略構成図を示している。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は図３に示す固体撮像装置を−ｘ方向に向けて見た場合の固体撮像装置の側面図を示している。
【図５】従来の固体撮像装置の構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態による固体撮像装置の構成を示す概略図である。図１に示す固体撮像装置は、被写体の撮像信号を生成する固体撮像素子部２と、固体撮像素子部２により生成された撮像信号を読み出す読出回路部３と、読出回路部３により読み出された撮像信号を出力する複数の電極パッド４１を含む電極パッド部４と、複数のダミーパッド５１を含むダミーパッド部５と、固体撮像素子部２、読出回路部３、電極パッド部４、及びダミーパッド部５が主面に配設される基板１とを備えている。
【００２６】
基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）から構成され、長辺１１が短辺１２に比べて大幅に長い矩形形状を有している。固体撮像素子部２は、複数の画素がマトリックス状に配置されることで構成されている。本実施の形態では、固体撮像素子部２としては、例えばＣＭＯＳのラインセンサが採用されている。そのため、固体撮像素子部２は、長辺２１が短辺２２に比べて大幅に長い短冊形状を有している。なお、図１において、長辺２１と平行な方向は水平方向であり、水平方向を右に向かう方向を＋ｘ方向と記述し、左に向かう方向を−ｘ方向と記述する。また、短辺２２と平行な方向は垂直方向であり、垂直方向を上に向かう方向を＋ｙ方向と記述し、下に向かう方向を−ｙ方向と記述する。また、ｘ方向とｙ方向とに直交する方向は高さ方向であり、高さ方向において紙面から手前に向かう方向を＋ｚ方向と記述し、紙面から奥に向かう方向を−ｚ方向と記述する。
【００２７】
そして、固体撮像素子部２は、長辺２１が基板１の長辺１１と平行になるように、基板１の主面に配置されている。また、基板１の長辺１１は、長辺２１より少し長い程度のサイズを有している。
【００２８】
ここで、ラインセンサとは、例えば、スキャナや複写機等に用いられるイメージセンサであり、複数の画素が数行（例えば１〜３行）×Ｍ（Ｍは、Ｍ＞＞３）列で配列されている。なお、本実施の形態では、固体撮像素子部２として、ＣＭＯＳのラインセンサを採用したが、本発明はこれに限定されず、ＣＭＯＳのエリアセンサを採用してもよい。
【００２９】
読出回路部３は、固体撮像素子部２の各列に対応する複数（Ｍ個）の読出回路により構成されている。ここで、ある列の読出回路は、固体撮像素子部２の同一列に属する全ての画素と接続されている。そして、各電極パッド４１には固体撮像素子部２の各行を順次に選択する行選択信号が入力され、この行選択信号によって選択された行の各画素は、対応する画素回路に、第１相目にノイズ信号を出力し、次の第２相目にノイズ＋撮像信号を出力する。ノイズ信号及びノイズ信号＋撮像信号が入力された画素回路は、相関二重サンプリングによってノイズ信号＋撮像信号からノイズ信号を除去し、得られた撮像信号をアナログデジタル変換して電極パッド４１に供給する。
【００３０】
ここで、読出回路部３の長辺３１は、ｘ方向と平行であり、固体撮像素子部２の長辺２１とほぼ同一の長さを有し、短辺３２よりも大幅に長い。つまり、読出回路部３は、長辺３１が短辺３２よりも大幅に長い短冊形状を有している。
【００３１】
また、読出回路部３は、固体撮像素子部２の一方（−ｙ方向側）の長辺２１側にのみ設けられ、他方（＋ｙ方向側）の長辺２１側には設けられていない。つまり、読出回路部３は、固体撮像素子部２と電極パッド部４との間にのみ配設され、固体撮像素子部２とダミーパッド部５との間には配設されていない。これにより、固体撮像素子部２の両長辺２１を挟むようにして一対の読出回路部３を設ける図５の構成に比べて、基板１の短辺１２の長さを短くし、基板１の面積を小さくすることができる。
【００３２】
電極パッド部４は、基板１の一方（−ｙ方向側）の長辺１１の近傍において長辺１１に沿うように複数配列された電極パッド４１により構成されている。ここで、電極パッド４１は、アルミ電極等の導電性の部材から構成され、固体撮像素子部２の各列に対応してＭ個配列されている。なお、これは、一例であり、固体撮像素子部２の一定の列毎に１つの電極パッド４１を対応させてもよい。
【００３３】
ダミーパッド部５は、基板１の他方（＋ｙ方向側）の長辺１１の近傍において長辺１１に沿うように複数配列されたダミーパッド５１により構成されている。ここで、ダミーパッド５１は、電極パッド４１とは異なり、読出回路部３とは電気的に接続されていない。また、ダミーパッド５１は、例えば、アルミ電極等の電極パッド４１と同一の部材により構成されている。このようなダミーパッド部５は、例えば、スパッタリング等を用いてアルミ層を基板１に蒸着させた後、フォトリソグラフィによりダミーパッド５１の部位にレジストを塗布し、エッチングによりレジストが塗布された部位以外のアルミ層を除去することで形成される。また、ダミーパッド５１としては、基板１と同一部材を用いても良い。
【００３４】
本実施の形態では、電極パッド部４及びダミーパッド部５は、基板１の短辺１２の中点Ｍを通り、かつ、基板１の長辺１１と平行な直線を中心軸ＣＬとし、中心軸ＣＬに対して対称に配設されている。
【００３５】
また、電極パッド部４を構成する電極パッド４１とダミーパッド部５を構成するダミーパッド５１とは、同一個数、かつ、同一形状であることが好ましい。これにより、ガラス基板６と基板１とは、図２に示すＦＣＢを用いることで、平行度が保持されるように接続される。
【００３６】
なお、図１において、電極パッド４１及びダミーパッド５１の形状を四角形としたが、本発明はこれに限定されず、円形、菱形、楕円形等の種々の形状を採用してもよい。また、電極パッド４１及びダミーパッド５１の形状として四角形を採用した場合、両パッドの形状として正方形を採用してもよいし、長方形を採用してもよい。
【００３７】
図２は、図１に示す固体撮像装置を−ｘ方向に向けて見た場合の側面図を示している。図２においては、ＦＣＢを用いて基板１及びガラス基板６が接続されている。ここで、ガラス基板６は、基板１より多少面積の大きな矩形形状を有している。ガラス基板６の主面には、電極パッド４１及びダミーパッド５１のそれぞれに対向する位置に対向電極６１が配設されている。
【００３８】
そして、基板１及びガラス基板６は、電極パッド４１及び対向電極６１間、並びにダミーパッド５１及び対向電極６１間に配設されるバンブ７を介して接続されている。
【００３９】
バンブ７は、例えば球状の半田ボールにより構成され、一対の電極パッド４１及び対向電極６１並びに一対のダミーパッド５１及び対向電極６１毎に対応する個数分存在する。
【００４０】
ここで、電極パッド４１の肉厚Δｈ１及びダミーパッド５１の肉厚Δｈ２とは同一サイズである。また、図２において−ｙ方向側に配設された対向電極６１の肉厚Δｈ３と＋ｙ方向側に配設された対向電極６１の肉厚Δｈ４とは同一サイズである。また、各バンブ７の半径は同一である。そのため、図２において、基板１及びガラス基板６の−ｙ方向側の間隔ｄ１と＋ｙ方向側の間隔ｄ２とは同一となり、基板１の主面とガラス基板６の主面とが平行になるように、つまり基板１とガラス基板６との平行度が保持されるように両基板を接続することができる。
【００４１】
そのため、ガラス基板６における被写体の光像と、固体撮像素子部２における被写体の光像とのずれが防止され、固体撮像素子部２に被写体の光像を正確に露光させることができる。
【００４２】
次に、従来の固体撮像装置の課題について述べる。固体撮像素子部２としてラインセンサを用いた場合、ラインセンサは短辺に比べて長辺が極端に長い長方形形状である短冊形状を有している。ラインセンサの寸法の一例を挙げると長辺は例えば８０ｍｍであり、短辺は例えば６ｍｍである。このように、ラインセンサは短冊形状を有しているため、１枚のシリコンウエハから取り出すことのできる個数は、正方形形状を有する一般的な半導体チップに比べて少なくなってしまう。そのため、ラインセンサのコストは一般的な半導体チップに比べて割高傾向となってしまう。
【００４３】
したがって、ラインセンサを実装する基板のサイズを小さくし、１枚のシリコンウエハから取り出すことができる基板の個数を多くすることで、固体撮像装置の低コスト化を図ることは重要である。
【００４４】
そこで、本固体撮像装置においては、読出回路部３を固体撮像素子部２の一方（−ｙ方向側）の長辺２１側にのみに設け、固体撮像素子部２の他方（＋ｙ方向側）の長辺２１側には設けないことで、基板１の小サイズ化を図り、低コスト化を実現している。
【００４５】
また、ラインセンサをパッケージに実装する態様を採用した場合、このパッケージはラインセンサと同様、一方向に長尺な汎用性の低い特殊な形状を有しているため、正方形形状又は長方形形状を有する一般的な半導体チップを実装するパッケージに比べて割高傾向となってしまう。そのため、低コスト化の観点からはパッケージを用いないことが好ましい。
【００４６】
そこで、本固体撮像装置においては、図２に示すようにＦＣＢを用いて基板１とガラス基板６とを接続し、ラインセンサのパッケージを省くことで、低コスト化を図っている。
【００４７】
次に、ダミーパッド部５を設けたことによる効果について説明する。図３は、ダミーパッド部５が設けられていない固体撮像装置の概略構成図を示している。図４（ａ）〜（ｃ）は図３に示す固体撮像装置を−ｘ方向に向けて見た場合の固体撮像装置の側面図を示している。図４（ａ）においては、基板１及びガラス基板６の−ｙ方向側の間隔ｄ１と＋ｙ方向側の間隔ｄ２とが同一になるように基板１及びガラス基板６が接続されている。そのため、基板１及びガラス基板６の平行度が保たれている。
【００４８】
しかしながら、図３に示す固体撮像装置の場合、ダミーパッド部５が存在しないため、基板１及びガラス基板６の−ｙ方向側の間隔ｄ１は安定するが、＋ｙ方向側の間隔ｄ２は不安定となってしまい、基板１及びガラス基板６の平行度を保つことが困難になってしまう。
【００４９】
そのため、図４（ｂ）に示すように、基板１及びガラス基板６の−ｙ方向側の間隔ｄ１に比べて＋ｙ方向側の間隔ｄ２が大幅に狭くなったり、図４（ｃ）に示すように、間隔ｄ１に比べて間隔ｄ２が大幅に広くなったりしてしまう。この場合、基板１及びガラス基板６の平行度が低下し、ガラス基板６における被写体の光像と、固体撮像素子部２における被写体の光像とが大幅にずれ、被写体の光像を正確に露光することが困難になってしまう。このように、ダミーパッド部５を設けない場合、基板１及びガラス基板６の平行度にばらつきが発生し、実装歩留まりが低下してしまう。
【００５０】
そこで、本固体撮像装置では、電極パッド部４が配設されていない長辺側にダミーパッド部５を配設し、ＦＣＢにより基板１及びガラス基板６を実装することで、基板１とガラス基板６との平行度を保つことが可能となり、結果、実装歩留まりを向上させることができる。
【００５１】
このように、本実施の形態による固体撮像装置によれば、読出回路部３は、固体撮像素子部２と電極パッド部４との間に配設されており、図５に示す従来の固体撮像装置のように固体撮像素子部２０の両長辺２１側に設けられておらず、固体撮像素子部２の−ｙ方向側の長辺２１側にのみ設けられている。これにより、＋ｙ方向側の長辺２１側の読出回路部３がない分、基板１の短辺１２の長さを短くすることができ、基板１の面積を小さくすることができる。よって、１枚のウエハから取り出すことができる基板１の個数が増大し、固体撮像装置の低コスト化及び小サイズ化を図ることができる。
【００５２】
また、基板１の−ｙ方向側の長辺１１に沿うように電極パッド４１が配列されていると共に、基板１の＋ｙ方向側の長辺１１に沿うようにダミーパッド５１が配列されているため、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）により基板１に対してガラス基板６を接続する場合、電極パッド４１及びダミーパッド５１にバンブ７を配設し、基板１の両長辺１１がバンブ７を介してガラス基板６に取り付けられるため、基板１とガラス基板６との平行度を保つことができ、両基板の実装歩留まりを向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  基板
２  固体撮像素子部
３  読出回路部
４  電極パッド部
４１  電極パッド
５  ダミーパッド部
５１  ダミーパッド
６  ガラス基板
７  バンブ
【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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