(57)【要約】　【課題】　この発明は、歩留まりが高く、信頼性の高い小型のイメージセンサ・モジュール及びその製造方法を提供する。　【解決手段】　基板の底面にバンプを介してフリップチップ方式で該基板に電気的に接続するデジタル信号処理チップを設け、該基板の上面に該基板と電気的に接続するイメージセンサ・パッケージ素子を設け、該イメージセンサ・パッケージ素子の外面を被覆するように該基板上にレンズホルダを設ける。【選択図】図５
2004048810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の底面に設けられ、該基板に電気的に接続するデジタル信号処理チップと、
該基板の上面に設けられ、該基板と電気的に接続するイメージセンサ・パッケージ素子と、
該イメージセンサ・パッケージ素子の外面を被覆するように該基板上に設けられるレンズホルダとを含んでなることを特徴とするイメージセンサ・モジュール。
【請求項２】
前記イメージセンサ・パッケージ素子は、上面を開口面とする収納室と、
該収納室に設けられ、該収納室の底面と電気的に接続するとともに、上面に感光領域を有し、該感光領域が該収納室の開口面から露出するイメージセンサ・チップと、
該収納室の開口面に設けられ、該収納室を密封する透過性のカバーとによってなることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項３】
前記イメージセンサ・チップと、該収納室底面とは、ボンディングによって電気的接続を形成することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項４】
前記透過性のカバーは、ガラスか、もしくはプラスチック材から選択されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項５】
前記基板が、プリント回路ボードであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項６】
前記基板が、フレキシブルプリント回路ボードであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項７】
前記信号処理チップが、複数のバンプを介してフリップチップ方式で該基板の底面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項８】
前記バンプの周囲に、モールディング化合物を充填することを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項９】
前記レンズホルダと、基板とが接着剤によって貼着されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ・モジュール。
【請求項１０】
基板の底面にデジタル信号処理チップを設けるステップと、
該基板の上面にイメージセンサ・パッケージ素子を設けるステップと、
該イメージセンサ・パッケージ素子の外面をレンズホルダで被覆するステップとを含んでなることを特徴とするイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記イメージセンサ・パッケージ素子は、上面を開口面とする収納室と、
該収納室に設けられ、該収納室の底面と電気的に接続するとともに、上面に感光領域を有し、該感光領域が該収納室の開口面から露出するイメージセンサ・チップと、
該収納室の開口面に設けられ、該収納室を密封する透過性のカバーとによってなることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記イメージセンサ・チップと、該収納室底面とは、ボンディングによって電気的接続を形成することを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記透過性のカバーは、ガラスか、もしくはプラスチック材から選択されることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記基板が、プリント回路ボードであることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記基板が、フレキシブルプリント回路ボードであることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記信号処理チップを設けるステップにおいて、複数のバンプを介し、フリップチップ方式で該信号処理チップを基板の底面に設けることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記信号処理チップを設けるステップの後に、該バンプの周囲にモールディング化合物を充填するステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記イメージセンサ・パッケージ素子を設けるステップが、表面実装技術（ＳＭＴ）を利用して行われることを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサ・モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　この発明は、イメージセンサ・モジュールに関し、特に小型のイメージセンサ・モジュールの構造と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　携帯電話機、パーソナル・デジタル・アシスト（以下ＰＤＡと称する）、もしくはデジタルカメラなどの各種電子製品は、日常生活においてデータネットワークを介して音声、画像などのマルチメディアデータを提供することができる。特に画像の伝送が広く普及するにつれて、デジタルカメラなどを利用した撮影はモバイルタイプの電子製品を利用した情報社会における生活の一部分にもなっている。デジタルカメラを内蔵したモバイルタイプの電子装置には、例えばＰＤＡ、携帯電話機などがあり、リアルタイムで撮影し、画像を伝送することができる。係る技術は、生活に極めて大きな便利さと、楽しみをもたらすものである。
【０００３】
デジタルカメラを内蔵する電子装置のニーズを満たすため、イメージセンサ及び画像処理モジュールの小型化は極めて重要な技術となっている。例えば、イメージセンサ・チップ、データ信号処理（Digital　Signal　Processor：ＤＳＰ）チップとを重ね合わせると、小型化の目的を達成することができる。係るチップを直接基板に接続する技術（Chip　on　Board：ＣＯＢ）について、図１にその構造を開示する。
【０００４】
図面によれば、基板（１０）は、フレキシブルプリント回路ボード（Flexible　Print　Circuit：ＦＰＣ）であって、該基板（１０）上にＤＳＰチップ（１２）を貼着し、更にＤＳＰチップ（１２）上にイメージセンサ・チップ（１４）を貼着する。次いで、複数の金線（１６）でボンディングを行い、ＤＳＰチップ（１２）とイメージセンサ・チップ
（１４）と基板（１０）とを電気的に接続する。最後にレンズホルダ（１８）と基板（１０）とを貼着する。
【０００５】
但し、上述の技術は、次に掲げる欠点を有する。すなわち、イメージセンサ・チップ（１４）は、接着剤でＤＳＰチップ（１２）上に貼着する。このため、イメージセンサ・チップ（１４）の位置が偏ったり、傾斜したりする問題が発生する。特に、イメージセンサ・チップ（１４）のサイズがＤＳＰチップ（１２）より大きい場合は、このような欠点が発生しやすい。
【０００６】
また、モールディング化合物を充填して、イメージセンサ・チップ（１4）とＤＳＰチップ（１２）とを被覆すると、モジュール全体の高さと幅に変化が容易に発生する。しかも、イメージセンサ・チップ（１４）の上面は、感光領域であるためモールディング化合物で被覆することができない。よって、従来の技術においては、モールドの工程を省く場合がある。但し、レンズホルダ（１８）を貼着する場合、金線（１６）を破損しやすく、しかも微小な塵によってイメージセンサ・チップ（１４）が容易に汚染される。このため、製品の歩留まりが極めて低く、生産性に大きな影響を与える。
【０００７】
また、レンズホルダ（１８）と基板（１０）との貼着によって構成する保護構造は信頼性が低い。
【０００８】
更に、レンズホルダ（１８）を貼着して初めて製品のテストを行うことができる。仮に、チップが不良であれば、モジュール全体を廃棄しなければならず、組み立てをし直すことができない。
【０００９】
また、従来の技術における他の構造を図２に開示する。図面によれば、基板（１０）は、フレキシブルプリント回路ボードであって、基板（１０）の底面にＤＳＰチップ（１２）を貼着し、ボンディングとモールド工程を行う。次にイメージセンサ・チップ（１４）を基板（１０）の上面に貼着し、ボンディングを行う。次いで、レンズホルダ（１８）を基板（１０）上に貼着する。係る構造は、ＤＳＰチップ（１２）をモールディング化合物（２０）で保護することができるが、イメージセンサ・チップ（１４）は、前述の原因によって保護構造を構成することができない。よって、係る構造は製造工程が複雑になるのみならず、ＤＳＰチップ（１２）のモールドのために、型を用意しなければならない。このため、製造コストが高くなり、更に従来の技術における欠点である歩留まり低下の問題と、イメージセンサ・チップ（１４）の保護の問題と、レンズホルダ（１８）を貼着してからでなければテストできないという問題を解決することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
　この発明は、体積を小型化することができるとともに、生産の効率を高めることができるイメージセンサ・モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
また、この発明は、レンズホルダを基板に設ける場合、金線を破損することなく、且つ微小な塵によるチップ汚染の問題を解決し、信頼性の高いイメージセンサ・モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
更に、この発明は、既存のパッケージ工程の生産ラインにかかる設備と、成熟した技術を利用して製品の歩留まりを高め、生産性を向上させるとともに、製品の組み立て直しが容易にできるイメージセンサ・モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本発明者は、従来の技術に鑑み鋭意研究を重ねた結果、フリップチップ方式でデジタル信号処理チップを基板の底面に設け、プラスチックリードレスチップキャリア（ＰＬＣＣ）か、もしくはセラミックリードレスチップキャリア（ＣＬＣＣ）から選択されるイメージセンサ・パッケージ素子を該基板の上面に設け、更にレンズホルダで該イメージセンサ・パッケージ素子を被覆するイメージセンサ・モジュールの構造と、その製造方法によって課題を解決できる点に着眼し、係る知見に基づき本発明を完成させた。
以下、この発明について具体的に説明する。
【００１４】
　請求項１に記載するイメージセンサ・モジュールは、基板と、
該基板の底面に設けられ、該基板に電気的に接続するデジタル信号処理チップと、
該基板の上面に設けられ、該基板と電気的に接続するイメージセンサ・パッケージ素子と、
該イメージセンサ・パッケージ素子の外面を被覆するように該基板上に設けられるレンズホルダとを含んでなる。
【００１５】
請求項２に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１におけるイメージセンサ・パッケージ素子は、上面を開口面とする収納室と、
該収納室に設けられ、該収納室の底面と電気的に接続するとともに、上面に感光領域を有し、該感光領域が該収納室の開口面から露出するイメージセンサ・チップと、
該収納室の開口面に設けられ、該収納室を密封する透過性のカバーとによってなる。
【００１６】
請求項３に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１におけるイメージセンサ・チップと、該収納室底面とは、ボンディングによって電気的接続を形成する。
【００１７】
請求項４に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１における透過性のカバーは、ガラスか、もしくはプラスチック材から選択される。
【００１８】
請求項５に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１における基板が、プリント回路ボードである。
【００１９】
請求項６に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１における基板が、フレキシブルプリント回路ボードである。
【００２０】
請求項７に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１における信号処理チップが、複数のバンプを介してフリップチップ方式で該基板の底面に設けられる。
【００２１】
請求項８に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項７におけるバンプの周囲に、モールディング化合物を充填する。
【００２２】
請求項９に記載するイメージセンサ・モジュールは、請求項１におけるレンズホルダと、基板とが接着剤によって貼着される。
【００２３】
請求項１０に記載するイメージセンサ・モジュールは、基板の底面にデジタル信号処理チップを設けるステップと、
該基板の上面にイメージセンサ・パッケージ素子を設けるステップと、
該イメージセンサ・パッケージ素子の外面をレンズホルダで被覆するステップとを含んでなる。
【００２４】
請求項１１に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０におけるイメージセンサ・パッケージ素子は、上面を開口面とする収納室と、
該収納室に設けられ、該収納室の底面と電気的に接続するとともに、上面に感光領域を有し、該感光領域が該収納室の開口面から露出するイメージセンサ・チップと、
該収納室の開口面に設けられ、該収納室を密封する透過性のカバーとによってなる。
【００２５】
請求項１２に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０におけるイメージセンサ・チップと、該収納室底面とは、ボンディングによって電気的接続を形成する。
【００２６】
請求項１３に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０における透過性のカバーは、ガラスか、もしくはプラスチック材から選択される。
【００２７】
請求項１４に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０における基板が、プリント回路ボードである。
【００２８】
請求項１５に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０における基板が、フレキシブルプリント回路ボードである。
【００２９】
請求項１６に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０における信号処理チップを設けるステップにおいて、複数のバンプを介し、フリップチップ方式で該信号処理チップを基板の底面に設ける。
【００３０】
請求項１７に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１６における信号処理チップを設けるステップの後に、該バンプの周囲にモールディング化合物を充填するステップを更に含む。
【００３１】
請求項１８に記載するイメージセンサ・モジュールの製造方法は、請求項１０におけるイメージセンサ・パッケージ素子を設けるステップが、表面実装技術（ＳＭＴ）を利用して行われる。
【発明の効果】
【００３２】
　本発明のイメージセンサ・モジュール及びその製造方法は、全体の体積を縮小することができるのみならず、電子デバイスの製造工程に容易に整合することができ、生産を自動化できるという利点がある。
【００３３】
また、本発明のイメージセンサ・モジュール及びその製造方法は、歩留まりが高く、組み立て直しが容易にできるのみならず、製造コストを節減し、製品の信頼性を高めるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
　この発明は、体積が縮小された小型のイメージセンサ・モジュールを提供するものであって、フリップチップ方式でデジタル信号処理チップを基板の底面に設け、プラスチックリードレスチップキャリア（ＰＬＣＣ）か、もしくはセラミックリードレスチップキャリア（ＣＬＣＣ）から選択されるイメージセンサ・パッケージ素子を該基板の上面に設け、更にレンズホルダで該イメージセンサ・パッケージ素子を被覆して構成する。
かかる構成のイメージセンサ・モジュールについて、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
【実施例１】
【００３５】
　図３から図５に、この発明によるイメージセンサ・モジュールの製造工程におけるそれぞれのステップの断面図を開示する。図５に開示するように、この発明によるイメージセンサ・モジュール（３０）は、基板（３２）と、ＤＳＰチップ（３４）と、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）と、レンズホルダ（４２）とを含んでなる。基板（３２）は、好ましくは、フレキシブルプリント回路ボードを用いる。ＤＳＰチップ（３４）は、バンプ（３６）を介してフリップチップ方式で基板（３２）の底面に設け、基板（３２）と電気的に接続する。また、バンプ（３６）の周囲には、モールディング化合物（３８）を充填する。
【００３６】
　イメージセンサ・パッケージ素子（４０）は、基板（３２）の上面に設けて基板（３２）と電気的に接続する。また、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）は、収納室（４０２）を具え、その上面を開口部（４０４）とする。イメージセンサ・チップ（４０６）は、該収納室（４０２）内に設けられ、ボンディングによって収納室（４０２）の底面と電気的に接続する。イメージセンサ・チップ（４０６）の感光領域は、収納室（４０２）の開口部（４０４）を介して露出する。更に、収納室（４０２）の開口部（４０４）には、透過性のカバー（４０８）を設ける。カバー（４０８）は、好ましくは、ガラス、もしくはプラスチックによってなり、収納室（４０２）を密封してイメージセンサ・チップ（４０６）、及び金線が破損したり、汚染したりすることがないように保護を与え、環境からの影響を抑制する効果を達成する。また、レンズホルダ（４２）は、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）の外部を被覆するように設けられ、その上面に光学レンズ（４４）を設ける。レンズホルダ（４２）と基板（３２）との接合は、接着剤で貼着する。
【００３７】
　この発明の全体的な構造は以上の通りであるが、図３から図５に基づいて各層の構造と製造方法を以下に説明する。先ず、図３に開示するように、基板（３２）とＤＳＰチップ（３４）とを用意する。基板（３２）は、好ましくはフレキシブルプリント回路ボードを用いる。ＤＳＰチップ（３４）の表面には、あらかじめ複数のボンディングパッド（図示しない）を設け、Ｉ／Ｏ信号接点とする。ＤＳＰチップ（３４）のそれぞれのボンディングパッド上には、導電性のバンプ（３６）を設け、該バンプ（３６）を介してＤＳＰチップ（３４）をフリップチップ方式で基板（３２）に設け、且つスポット方式でＤＳＰチップ（３４）と基板（３２）の間に形成される隙間にモールディング化合物（３８）を充填する。
【００３８】
　ＤＳＰチップ（３４）を基板（３２）に設けた後、図４に開示するように、基板（３２）を転倒させて、ＤＳＰチップ（３４）を基板（３２）の底面に位置させる。次いで、表面実装技術（Surface　Mount　Technology：ＳＭＴ）でイメージセンサ・パッケージ素子（４０）を基盤（３２）の上面に設ける。イメージセンサ・パッケージ素子（４０）は、好ましくは、プラスチック・リードレス・チップキャリア（ＰＬＣＣ）か、もしくはセラミック・リードレス・チップキャリア（ＣＬＣＣ）を用いる。また、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）は、収納室（４０２）と、イメージセンサ・チップ（４０６）と、透過性のカバー（４０８）を具えてなり、ＰＬＣＣパッケージによってイメージセンサ・チップ（４０６）と、収納室（４０２）とをインナーリードで電気的に接続し、収納室（４０２）のインナーリードとアウトリードとの接続によって電気信号をアウトリードに伝送する。更に、ＳＭＴ製造工程によって、アウトリードを基板（３２）に電気的に接続する。
【００３９】
　イメージセンサ・パッケージ素子（４０）を設けた後、図５に開示するように、上面に光学レンズ（４４）を有するレンズホルダ（４２）を基板（３２）上に設け、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）の外面を被覆して組み立ての工程を完了させる。以上のステップにより、この発明による小型のイメージセンサ・モジュール（３０）を製造する。
【００４０】
　上述のＰＬＣＣ、もしくはＣＬＣＣの製造工程における歩留まりは９５％で、ＤＳＰチップ（３４）をフリップチップ方式で設ける工程における歩留まりは９９．９％であった。また、ＳＭＴの歩留まりは、約９９％であって、製造工程全体の歩留まりは９４％以上に達した。これに反し、従来のＣＯＢ製造工程における歩留まりは５０％であった。すなわち、この発明は、既存のパッケージ工程にかかる生産ラインの設備と、成熟した製造工程の技術を応用し、製造工程が容易で、且つ製品の歩留まりを高めるという効果を達成することができる。
【００４１】
　また、この発明においては、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）を基板（３２）上に設け、イメージセンサ・チップ（４０６）の上方を透過性のカバー（４０８）で密封する。よって、レンズホルダ（４２）を設ける場合、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）内の金線を破損させることがなく、またイメージセンサ・チップ（４０６）が微小な塵で汚染されることがなく、歩留まりを高め、生産性を高める効果を達成できる。更に、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）は、完全にパッケージされているため、信頼度が高く、従来の技術に見られるレンズホルダと基板との接合のみによって外部の環境から隔離するため、信頼度が低下するという欠点を改善することができる。
【００４２】
　また、本発明は、ＤＳＰチップ（３４）をフリップチップ方式で設け、イメージセンサ・パッケージ素子（４０）を設けるステップが完了した後、製品の初歩的なテストを行い、更にレンズホルダ（４２）を組み立てた後、最終的なテストを行う。仮に、ＤＳＰチップ（３４）か、もしくはイメージセンサ・パッケージ素子（４０）のいずれかに不良があれば、該初歩的なテストでこれを検知することができ、不良品を交換して組み立て直すことができる。よって、従来の技術に見られる組み立て直しができないため、モジュール全体を廃棄しなければならないという欠点を改善することができる。
【００４３】
　以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のイメージセンサ・モジュールの断面構造を表わす説明図である。
【図２】従来のイメージセンサ・モジュールであって、他の形態の断面構造を表わす説明図である。
【図３】この発明によるイメージセンサ・モジュールの製造方法を表わす説明図である。
【図４】この発明によるイメージセンサ・モジュールの製造方法を表わす他の説明図である。
【図５】この発明によるイメージセンサ・モジュールの製造方法を表わすその他の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
　１０  基板
　１２  ＤＳＰチップ
　１４  イメージセンサ・チップ
　１６  金線
　１８  レンズホルダ
２０  モールディング化合物
３０  イメージセンサ・モジュール
３２  基板
３４  ＤＳＰチップ
３６  バンプ
３８  モールディング化合物
４０  イメージセンサ・パッケージ素子
４０２  収納室
４０４  開口部
４０６  イメージセンサ・チップ
４０８  カバー
４２  レンズホルダ
４４  光学レンズ
　
　
【図１】
2004048810.tif 000003
【図２】
2004048810.tif 000004
【図３】
2004048810.tif 000005
【図４】
2004048810.tif 000006
【図５】
2004048810.tif 000007