(57)【要約】【課題】信号特性を劣化させることなく小型化および薄型化された固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子の受光面の外周に導体パターンを櫛歯状に配列することにより、透明基板表面に複数の堤防部を形成し、それらの表面抵抗によって封止用樹脂が固体撮像素子の受光部の表面上までの流入を防止するので、導体パターン厚は１μｍ程度まで薄くすることが可能となった。また、固体撮像素子への接続用端子と外部への電気信号入出力端子との間は必要最小限の長さで結線されていることから、配線延長による信号劣化のない高品位な小型の固体撮像装置を提供することが可能となる。【選択図】　図６
2004063791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面に配線パターンが形成された透明基板および固体撮像素子を含み、該固体撮像素子の受光面は該透明基板の配線パターンが形成された表面に向けて取り付けられ、該固体撮像素子の受光面の外周に該透明基板と該固体撮像素子との隙間を埋めるように封止用樹脂が充填された固体撮像装置において、該透明基板上に形成された配線パターンは、該固体撮像素子の受光面の外周領域に、封止用樹脂が固体撮像素子の受光部領域内に流入するのを防止するための複数の堤防部を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
該配線パターンは、該固体撮像素子と外部とを接続するための複数の電極パターンを含み、ここに、該複数の電極パターンは、それぞれ、固体撮像素子と接続する第１の接続端子と、外部への電気信号入出力用の第２の接続端子と、第１の接続端子および第２の接続端子を導通する結線部と、該結線部と交わるように形成された１または複数の櫛歯部とを有し、該櫛歯部は、第１の接続端子と第２の接続端子とを通電したときに、導通に寄与しない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】
該配線パターンは第１の電極パターンおよび第２の電極パターンを含み、第１の電極パターンはその結線部の途中に十字状に１本または複数本の櫛歯部が所定の長さに延出されて形成された電極パターンであり、第２の電極パターンはその結線部の途中に十字状に２本または複数本の櫛歯部が所定の長さに延出されて形成された電極パターンであって、第１の電極パターンの櫛歯部と第２の電極パターンの櫛歯部とを互い違いに組み合せることによって、該複数の堤防部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
該配線パターンは、第１の電極パターンと、第２の電極パターンと、該配線パターンの角部形成用のコーナーパターンとを含み、ここに、該コーナーパターンは、該配線パターンの角部において封止用樹脂が固体撮像素子の受光部領域内に流入するのを防止する請求項１ないし３いずれか１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
該導体パターンは、Ａｌ、ＡｌＳｉ合金およびＣｕＡｌ合金よりなる群から選択される金属を用いて形成された薄膜であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、固体撮像素子をフェイスダウン方式で透明基板へ樹脂封止する際に、封止用樹脂が固体撮像素子の受光面へ流入することを防ぐ堤防部を形成することによって、固体撮像素子の感度低下を防止する実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画素ごとにレンズを備えた固体撮像装置において、低コスト化、小型化が可能な樹脂封止パッケージを実現しようとすると、固体撮像装置と透明基板間の間隙が狭くなるので、毛細管現象によって封止用樹脂が樹脂封止時固体撮像装置の画素エリア領域上にも流入してレンズの一部を覆ってしまうという不具合が生じていた。
封止用樹脂がレンズを覆ってしまうと、レンズ効果そのものが低下してしまい、その結果、固体撮像素子の感度を低下させる。レンズ効果はレンズを作る透明有機層と空気等との屈折率の違いから発生するが、樹脂の屈折率は透明有機層のそれと近いため、レンズの効果は期待できなくなる。また、封止用樹脂の光の透過率は１００％でないため、感度の低下は避けられず、さらに、樹脂中の気泡や混入したゴミが画像に悪影響を及ぼしていた。
【０００３】
このような欠点を防止するために、特許第３０７８０１０号には、導体パターンにダム材の機能を持たせることによって、固体撮像装置の画素エリア領域上に封止用樹脂が流入するのを防止する方法が述べられている。図１に、この方法による固体撮像装置のパッケージの概略構成を示す。
図１Ａに示すように、固体撮像素子は、チップキャリアとしての光透過性基板２に取り付けられ、この基板２はガラスによりできている。さらに、ガラス基板２の下面には、固体撮像素子１と外部回路（図示しない）とを電気的に接続するための電極パターン５が形成されている。
この電極パターン５はガラス基板２の表面に金の厚膜ペーストを印刷、焼成したもので、厚みは０．０１ｍｍ程度で固体撮像素子１上の受光部３を囲むように形成したものである。
具体的には、電極パターン５の最も外側の部分を延長し、受光部３の周囲外側に沿ってダム材を形成する。また、固体撮像素子１上の受光領域３を囲むように周囲の外側に沿って形成しても、角部においては樹脂が二方向から侵入してくるため、この侵入を防止するために、図１Ｂに示すように、角部において配線５を外側に膨らませ、配線５に逃げ部５ａを形成し、受光領域３まで封止用樹脂６が侵入するのを防止している。
【０００４】
電極パターン５のインナーリード、すなわち固体撮像素子１の電極パッドに接触する部分には、図１Ｃに示すようにバンプ４が形成されている。固体撮像素子１はバンプ４を介し電極パターン５と電気的に接続されている。
また、固体撮像素子１とガラス基板２との間には、封止用樹脂６が充填されている。この封止用樹脂６は、固体撮像素子１とガラス基板２とを接触させてポッティングすれば、毛細管現象により固体撮像素子１とガラス基板２との隙間に充填される。このとき、前記のダム材が存在する部分では、表面張力により樹脂の侵入を阻んでいる。これにより、受光部３とガラス基板２との間には空隙７が保たれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許第３０７８０１０号に開示された方法では、透明基板上に形成された電極パターンそのものを封止用樹脂が流入することを防ぐためのダム材としている。この方法においては、電極パターンの最も外側の部分を延長して受光領域の周囲の外側に沿って形成するため、延長する配線が接地線であれば問題はないが、信号線であれば配線を延ばすことで配線容量や電気抵抗が増え信号が劣化する問題がある。
また、この方法では、封止用樹脂の受光領域への侵入を防止するためには、ダム材、すなわち電極パターンの厚みは、透明基板の表面から固体撮像素子の表面までの距離の１０％以上にする必要がある。通常、透明基板と固体撮像素子を接続するバンプ電極の厚みは２０μｍ〜３０μｍであることから、電極パターンの厚みは２μｍ以上になることとなり、固体撮像装置を小型化および薄型化する上では問題があった。
かくして、本発明の目的は、これらの問題点を解決し、信号特性を劣化させることなく小型化および薄型化された固体撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受光面の外周に導体パターンを櫛歯状に配列することにより、透明基板表面に複数の堤防部を形成し、それらの表面抵抗によって封止用樹脂が固体撮像素子の受光部の表面上までの流入を防止するので、導体パターン厚は１μｍ程度まで薄くすることが可能となった。また、本発明においては、固体撮像素子への接続用端子と外部への電気信号入出力端子との間は必要最小限の長さで結線されていることから、配線延長による信号劣化のない高品位な小型の固体撮像装置を提供することが可能となる。
すなわち、本発明によれば、信号劣化のない小型化および薄層化された固体撮像装置を提供することができる。
【０００７】
かくして、本発明は、一表面に配線パターンが形成された透明基板および固体撮像素子を含み、該固体撮像素子の受光面は該透明基板の配線パターンが形成された表面に向けて取り付けられ、該固体撮像素子の受光面の外周に該透明基板と該固体撮像素子との隙間を埋めるように封止用樹脂が充填された固体撮像装置において、該透明基板上に形成された配線パターンは、該固体撮像素子の受光面の外周領域に、封止用樹脂が固体撮像素子の受光部領域内に流入するのを防止するための複数の堤防部を有することを特徴とする固体撮像装置を提供する。
【０００８】
本発明の固体撮像装置において、該配線パターンは、該固体撮像素子と外部とを接続するための複数の電極パターンを含み、ここに、該複数の電極パターンは、それぞれ、固体撮像素子と接続する第１の接続端子と、外部への電気信号入出力用の第２の接続端子と、第１の接続端子および第２の接続端子を導通する結線部と、該結線部と交わるように形成された１または複数の櫛歯部とを有し、該櫛歯部は、第１の接続端子と第２の接続端子とを通電したときに、導通に寄与しないことを特徴とする。
すなわち、本発明の固体撮像装置において、封止用樹脂が受光部に流入することを防止するための櫛歯部は導通に寄与しないので、配線容量や電気抵抗が増えて信号劣化を生じることなく感度低下を抑えることができる。また、複数の櫛歯部を封止用樹脂の流入を防ぐための複数の堤防部として用いるため、１のダム材で流入を防ぐ場合のように導体パターンを厚くする必要がない。これにより、固体撮像装置の小型化、薄層化を達成することができる。
【０００９】
また、本発明の固体撮像装置において、該配線パターンは第１の電極パターンおよび第２の電極パターンを含み、第１の電極パターンはその結線部の途中に十字状に１本または複数本の櫛歯部が所定の長さに延出されて形成された電極パターンであり、第２の電極パターンはその結線部の途中に十字状に２本または複数本の櫛歯部が所定の長さに延出されて形成された電極パターンであって、第１の電極パターンの櫛歯部と第２の電極パターンの櫛歯部とを互い違いに組み合せることによって、該複数の堤防部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の撮像装置において、固体撮像素子をフェイスダウン実装するガラス等の可視光を透過する板または光学フィルタ等の透明基板上に形成された配線パターンは、固体撮像素子接続端子と外部へ電気信号を入出力するための接続端子と、これらの接続端子同士を結ぶ結線と、この結線の途中で十字状に一本または二本のパターンを延ばしたものと、これらを交互に配置することで該固体撮像素子の受光面の外周領域に複数の堤防部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の固体撮像装置において、該配線パターンは、第１の電極パターンと、第２の電極パターンと、該配線パターンの角部形成用のコーナーパターンとを含み、ここに、該コーナーパターンは、該配線パターンの角部において封止用樹脂が固体撮像素子の受光部領域内に流入するのを防止する。
【００１２】
すなわち、本発明の固体撮像装置において、第１の電極パターンの櫛歯部と第２の電極パターンの櫛歯部とを互い違いに組み合わせることによって、該固体撮像素子の受光面の外周領域に複数の堤防部を形成するのみならず、該配線パターンの角部にも堤防部を形成した。これにより、該角部からの封止用樹脂の流入も効果的に防止することができる。
【００１３】
本発明の固体撮像素子において、前記導体パターンは薄膜状のＡｌ、ＡｌＳｉ合金、ＣｕＡｌ合金のいずれかで形成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の導体パターンの例を図２に示す。本発明の導体パターンには、図２Ａ〜ＧおよびＩに示す電極パターンおよび、図２Ｈに示すコーナーパターンが含まれ、これらの導体パターンは、固体撮像素子をフェイスダウン方式で透明基板上に実装する場合に透明基板上に形成する配線パターンを構成する。
電極パターンは、固体撮像素子に接続するための固体撮像素子接続用端子と外部へ電気信号を入出力するための外部接続用端子および、これら２つの端子間を結線する結線部を含む。さらに、電極パターンは一本または複数本の櫛歯部を含み、該櫛歯部は該結線部に交差するように形成される。
以下、「結線部」とは、端子間を結び、導通に寄与する部分を意味し、「櫛歯部」とは、導通に寄与せず、配線パターンを形成したときに封止用樹脂の受光面への流入を防止する堤防部を構成する部分を意味する。
これら電極パターンにおいて、結線部の長さを必要最小限にすることによって配線延長による信号劣化を防止することができる。また、複数の電極パターンの櫛歯部を交互に組み合わせて堤防部を形成して、封止用樹脂の流入を防止することとができる。
コーナーパターンは、電極パターンの組合せだけでは配線パターンの角部に堤防部が形成されない場合に用いる導体パターンである。配線パターンの角部にコーナーパターンを形成することによって、角部からの封止用樹脂の流入を防止することができる。コーナーパターンは、堤防部を構成するためのものであるので、接続端子を有しない。
【００１５】
上記した全ての導体パターンは、スパッタリングや真空蒸着により薄膜状のＡｌ、ＡｌＳｉ合金、ＣｕＡｌ合金を基板上に形成し、レジスト膜等によりパターニング後エッチングして形成される。
【００１６】
図２Ａは、固体撮像素子に接続するための固体撮像素子接続用端子１１と外部へ電気信号を入出力するための外部接続用端子１２とを有し、端子１１と端子１２とを結ぶ結線部１３から十字状に１本の櫛歯部１４を有する電極パターンの例を示す。該櫛歯部１４は所定の長さを有する直線状のパターンである。また、櫛歯部１４の配線幅ｃは結線部１３の配線幅ｂと同じである。
また、この電極パターンにおいて、端子１１と端子１２とは、それらの中心線が重なるように配列されている。さらに、端子１１と端子１２とを結ぶ結線部１３の長さは最短になるように形成されている。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａに示された導体パターンと同様であるが、結線部１３から十字状に２本以上の複数本の櫛歯部を有する電極パターンの例を示す。
複数の櫛歯部の間隔ｄは配線幅ｂの３〜６倍程度とする。
【００１８】
図２Ｃは、図２Ｂに示される電極パターンと同様に結線部１３から十字状に２本以上の複数本の櫛歯部を有するが、端子１１と端子１２とが、それらの中心線が重なるように整列していない電極パターンを示す。この電極パターンは、２つの端子間を結線するために結線部１３の途中に折曲げ部を有する。これにより、複数の電極パターンを配列させたとき、複数の端子１１の間隔と複数の端子１２の間隔とを異なって調整することを可能にしている。
複数の櫛歯部の間隔ｄは配線幅ｂの３〜６倍程度とする。
【００１９】
図２Ｄは、図２Ａに示される電極パターンと同様に結線部１３から十字状に１本の櫛歯部を有するが、結線部１３が端子１１に連なる部分に折曲げ部を有する電極パターンを示す。折曲げ寸法ｅは、端子１２の差渡し寸法ａの４分の１ないし同等（ａ／４〜ａ程度）である。
図２Ｅは図２Ｄと同様の電極パターンであり、折曲げ寸法ｅは、端子１２の差渡し寸法ａの２分の１ないし同等（ａ／２〜ａ程度）である。
上記の電極パターンにおいて、結線部が折り曲げ部を有しているので、端子１１と端子１２とがそれらの中心線で整列していない場合でも、２つの端子間を結線することができ、複数の電極パターンを配列させたとき、複数の端子１１の間隔と複数の端子１２の間隔とを異なって調整することを可能にしている。
【００２０】
図２Ｆは、図２Ｂに示される電極パターンと同様に結線部１３から十字状に２本以上の複数本の櫛歯部を有するが、結線部１３が端子１１に連なる部分に折曲げ部を有する電極パターンを示す。折り曲げ寸法ｆは、端子１２の差渡し寸法ａの４分の１ないし同等（ａ／４〜ａ程度）である。
図２Ｇは図２Ｆと同様の電極パターンであり、折曲げ寸法ｆは、端子１２の差渡し寸法ａの２分の１ないし同等（ａ／２〜ａ程度）である。
上記の電極パターンにおいて、結線部が折り曲げ部を有しているので、端子１１と端子１２とがそれらの中心線で整列していない場合でも、２つの端子間を結線することができ、複数の電極パターンを配列させたとき、複数の端子１１の間隔と複数の端子１２の間隔とを異なって調整することを可能にしている。
複数の櫛歯部の間隔ｄは配線幅ｂの３〜６倍程度とする。
【００２１】
図２Ｈは、図２Ａ〜２Ｇに示された電極パターンを配列させて配線パターンを形成した場合、該配線パターンの角部（以下「コーナー部」という）に設けて、コーナー部での二方向からの封止用樹脂の流入を防ぐ堤防部を形成するための導体パターンの例である。ここで、間隔ｇは配線幅ｂまたは配線幅ｃの３〜６倍程度に設定されている。
【００２２】
図２Ｉは、櫛歯部の末端に折曲げ部を有し、電極パターンを配列させて配線パターンを形成したときに、該折曲げ部が配線パターンのコーナー部に堤防部を形成する導体パターンである。
【００２３】
本発明の導体パターンは、図２Ａ〜Ｉに示したパターンを反転させた導体パターンも含む。
さらに、本発明の導体パターンは図２Ａ〜Ｉに示した形状に限定されず、上記の導体パターンと同等の機能を有すれば、他の形状であってもよい。
【００２４】
上記の電極パターンを交互に配置し、それぞれの櫛歯部が互い違いになるように組み合わせて配線パターンの導体配線部を形成した例を図３に示す。これらは固体撮像素子接続用端子１１と外部接続用端子１２とがそれぞれ５個の場合を示し、５個未満または５個を超える接続端子が必要な場合は各電極パターンを必要分増やせばよい。
【００２５】
図３Ａは、図２Ａの電極パターンと図２Ｂの電極パターンとを組み合わせて、導体配線部を形成した例である。これは、固体撮像素子接続用端子１１間のピッチ寸法ｐと固体撮像素子接続用端子１２間のピッチ寸法ｑとが等しくなる例である。
【００２６】
図３Ｂは、図２Ａ、図２Ｄおよび図２Ｅの電極パターンを組み合わせて導体配線部を形成した例である。この例では、図２Ｂの電極パターンを用いることによって、固体撮像素子接続用端子１１間のピッチ寸法ｐを外部接続用端子１２間のピッチ寸法ｑよりも小さく調整することが可能である。例えば、ピッチ寸法ｐをピッチ寸法ｑの約１／２程度とすることができる。
【００２７】
図３Ｃは、図２Ａおよび図２Ｃの電極パターンを組み合わせ、コーナー部に図２Ｉの電極パターンを使用して導体配線部を形成した例である。この例では、図２Ｂの電極パターンを用いることによって、固体撮像素子接続用端子１１間のピッチ寸法ｐを外部接続用端子１２間のピッチ寸法ｑよりも小さく調整することが可能である。例えば、ピッチ寸法ｐをピッチ寸法ｑの約１／２程度とすることができる。
また図３Ａ、図３Ｂも同様であるが、図３Ｃのｐおよびｑの寸法は配線幅（図２Ａに示すｂおよびｃの寸法）は寸法ｂに同等ないし３倍程度に設けられている。
【００２８】
本発明において、固体撮像素子をフェイスダウン方式でガラス等の透明基板上に実装する場合、透明基板上には固体撮像素子用接続端子と外部へ電気信号を入出力するための外部接続端子を有するＡｌ合金や銅合金やその他の配線形成用に使用される金属膜で形成された導体パターンが形成されている。
これらの各接続端子同士を結ぶ配線は、２種類を設定しこれらを透明基板上に組み合わせて前記端子部を形成することにより、樹脂封止時の固体撮像装置の画素エリア領域上にも樹脂が流入するのを防止することを目的としている。
【００２９】
次に、図４に示すように、透明基板２２の表面上に形成される堤防部２５は、固体撮像素子２１の端面からバンプ２４の間に配置され、図５に示すように高粘度熱硬化性樹脂の封止用樹脂２６を塗布し、樹脂封止する際に発生する樹脂の内方向への流れ込みを堤防部２５の凹凸が受けるようにする。こうすることで、透明基板表面上の凹凸が抵抗となったり、導体パターンの表面と封止用樹脂２６との間の摩擦力やクーロン力によって、固体撮像素子２１と透明基板２２との間に流入する樹脂の量を少なくすることができる。
【００３０】
【実施例】
固体撮像素子をフェイスダウン実装する透明基板としては、ガラス等の可視光を透過する板または光学フィルタ等を用いることができるが、以下の実施例においては、透明ガラス基板を用いた。
導体パターンは、スパッタリングや真空蒸着により薄膜状のＡｌ、ＡｌＳｉ合金、ＣｕＡｌ合金を基板上に形成し、レジスト膜等によりパターニング後エッチングして形成することができるが、以下の実施例においては、スパッタリングにより２０００ｎｍのＡｌ薄膜を透明基板上に形成し、パターニングすることによって、透明ガラス基板上に配線パターンを形成した。
【００３１】
実施例１
図６Ａに、図３Ａに示した５つの電極パターンを組み合わせた導体配線部の４組を正方形状に配列させ、透明ガラス基板上に形成した状態を示す。コーナー部には図２Ｈのコーナーパターンを使用している。
図６Ｂには、図６Ａで示された配線パターンが形成されたガラス基板に固体撮像素子を接触させた後、封止用樹脂２６を用いて固体撮像素子を封止した状態を示す。この図から明かなように、導体パターンの櫛歯部が互い違いに組み合わされて、堤防部が形成されているので、封止用樹脂２６は受光部２３まで流入することはなかった。
【００３２】
実施例２
同様に、図７Ａには、図３Ｂに示した５つの電極パターンを組み合せた導体配線部の４組を正方形状に配列させ、コーナー部には図２Ｈのコーナーパターンを使用して、配線パターンを透明ガラス基板上に形成し、固体撮像素子を封止用樹脂で封止した状態を示す。この図から明らかなように、導体パターンが櫛歯状に組合されているので、封止用樹脂２６は受光部２３まで流入することはなかった。
また、図７Ｂには、図３Ｃに示した５つの電極パターンの４組を正方形状に配列させた配線パターンを透明ガラス基板上に形成し、固体撮像素子を封止用樹脂で封止した状態を示す。この場合も、封止用樹脂２６は受光部２３に流入しないことが示された。
【００３３】
実施例３
図８に示すように、固体撮像素子接続端子１１と外部接続用端子１２の間に櫛歯状の導体パターンが形成できない場合、固体撮像素子接続端子１１の一部を延長し、固体撮像素子の受光領域を取り囲む電極パターン２５’を形成した。固体撮像素子の受光領域を取り囲む部分は、結線部の線幅と同一ないし端子１２の差渡し寸法と同一までの線幅を有する
この場合も、封止用樹脂２６は受光部２３に流入しないことが示された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によって、薄膜の導体パターンで接続端子部を形成し固体撮像素子の受光領域に封止用樹脂が侵入するのを防止できるので、薄膜の配線の透明基板が使用できることとなり、固体撮像装置の小型化および薄型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェイスダウン方式の従来の固体撮像装置の概略図。
【図２】本発明の導体パターンの例を示す平面図。
【図３】本発明の導体パターンの配列の例を示す平面図。
【図４】本発明の固体撮像装置の拡大断面図。
【図５】本発明の固体撮像装置の要部拡大断面図。
【図６】本発明の導体パターンが形成された透明基板（Ａ）および固体撮像素子が樹脂封止された透明基板（Ｂ）を示す概略平面図。
【図７】本発明の導体パターンを用いた固体撮像装置を示す概略平面図。
【図８】本発明の導体パターンを用いた固体撮像装置を示す概略平面図。
【符号の説明】
１・・・従来の固体撮像素子、
２・・・光透過性ガラス基板、
３・・・受光部、
４・・・バンプ、
５・・・電極パターン、
６・・・封止用樹脂、
７・・・空隙、
１１・・・固体撮像素子接続用端子、
１２・・・外部接続用端子、
１３・・・端子間結線部、
１４・・・櫛歯部、
２１・・・固体撮像素子、
２２・・・透明基板、
２３・・・受光部、
２４・・・バンプ、
２５、２５’・・・電極パターン、
２６・・・封止用樹脂、
２７・・・堤防部。
【図１】
2004063791.tif 000003
【図２】
2004063791.tif 000004
【図３】
2004063791.tif 000005
【図４】
2004063791.tif 000006
【図５】
2004063791.tif 000007
【図６】
2004063791.tif 000008
【図７】
2004063791.tif 000009
【図８】
2004063791.tif 000010