(57)【要約】【課題】撮像面を汚染することがなく、良好な撮像品質を得ることができるとともに、製品の歩留りを向上して生産性を高めることができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】回路基板１４の内面には撮像面１２よりも広い面積の窪み１６が形成されており、その窪み１６によって固体撮像素子１１と回路基板１４との間の間隙ｈ１が大となって、毛細管現象が断ち切られることにより、封止樹脂１９の撮像面１２への浸入が停止される。【選択図】図２
2005303213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面を有する固体撮像素子と、開口部および接続導体を有する絶縁基体とを、前記撮像面が前記絶縁基体に対してフェイスダウンするように接続した固体撮像装置において、前記絶縁基体は、前記開口部の周縁に前記撮像面より広い面積の窪みを有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記絶縁基体が、配線基板からな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】
前記絶縁基体が、樹脂成形パッケージからなることを特徴とする請求項１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、撮像素子として半導体からなる固体撮像素子を用い、被写体に対応する映像信号を生成する固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被写体に対応する映像信号を生成する撮像装置として、撮像素子に半導体からなる固体撮像素子を用いた固体撮像装置があり、この固体撮像装置は、通常、固体撮像素子をパッケージ内に収容して、その後、保護用のガラス板でカバーして製造されている。
【０００３】
以上のような従来の固体撮像装置について、以下に説明する。
図６は従来の固体撮像装置の固体撮像素子がパッケージに収容されたワイヤボンディング方式による構成を示す縦断面図である。この固体撮像装置１００は、図６に示すように、セラミックスのパッケージ１０８の底に、撮像面１０２を上にして固体撮像素子１０１を、接着剤１０５でダイボンディングし、配線回路（図示を省略）との間を例えば金ワイヤ１０６でワイヤボンディングして電気的に接続した後、気体を封じ込め保護用のガラス板１０４を封止樹脂１０９で取り付けて作製されている。この封止樹脂１０９は接着剤を兼ねるものであり、パッケージ１０８にはプラスチックスによるものも存在する。
【０００４】
しかし、固体撮像装置は、近年、デジタルカメラや携帯電話用小型カメラ、その他に多用されるに伴って、薄型化、小型化、また低コスト化が要請されるようになり、ワイヤボンディング方式ではなく、回路基板に対して固体撮像素子をフェイスダウンした状態で接続するフリップチップ方式によって製造されるようになっている。
【０００５】
図７はフリップチップ方式によって固体撮像素子が回路基板にフェイスダウンした状態で接続された固体撮像装置を示す縦断面図である。図７に示す固体撮像装置２００において、２０１は開口部２０２および接続導体２０３を有する回路基板で、例えばガラスエポキシ基材等からなる多層配線基板である。２０４は突起電極２０７を有する固体撮像素子で、その撮像面２０５を開口部２０２に位置合わせして、フェイスダウン方式で回路基板２０１に装着する。
【０００６】
その後、固体撮像素子２０４の信頼性を高めるために、固体撮像素子２０４の周縁部と回路基板２０１との間隙に封止樹脂２０８を注入し加熱硬化する。しかし、突起電極２０７および接続導体２０３によって定まる固体撮像素子２０４と回路基板２０１との間隙ｈ０は０．０３〜０．１ｍｍと小さいので、硬化処理の過程で未硬化の低粘度の封止樹脂２０８が、毛細管現象によって内部へ浸入し固体撮像素子２０４の撮像面２０５に至って、この撮像面２０５を汚染し易い。
【０００７】
そのために、封止樹脂２０８の塗布プロセスは、塗布量の厳密な管理を必要としている。
これに対して、絶縁基体上にフェイスダウン方式で装着した固体撮像素子と絶縁基体との間隙部をシールする封止樹脂の形成方法（例えば、特許文献１を参照）が提案されている。
【０００８】
図８はその製造方法を示したフロー図である。まず、図８（ａ）に示すように、回路基板３０１に接続導体３０３および突起電極３０７を介して固体撮像素子３０４を装着し、次に、図８（ｂ）に示すように、回路基板３０１の固体撮像素子３０４の装着面とは反対側から、遮光マスク３１２を介して開口部３０２を通して、固体撮像素子３０４の撮像面３０５に対して、紫外線発生装置３１１で生成した紫外線３０９を照射しながら、固体撮像素子３０４の周縁部と回路基板３０１との間隙に紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０を樹脂注入ノズル３１３により注入する。これにより、注入した紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０が固体撮像素子３０４の撮像面３０５側に流動しようとする少なくともその先端部を、紫外線３０９により硬化させ、それ以上の流出を停止するようにしている。
【０００９】
さらに、所定の量の紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０を注入した後、図８（ｃ）に示すように、例えば電気炉等の加熱手段３１４で加熱することにより、紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０の全体を本硬化する。また、不要光が紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０を通して固体撮像素子３０４の撮像面３０５に入る恐れのある回路基板構成の場合は、図８（ｄ）に示すように、紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０の上から、あるいは、紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０と固体撮像素子３０４の裏面全体を遮光性樹脂３１５で覆うようにする。
【００１０】
また、回路基板の開口部周囲に、固体撮像素子の撮像面を囲むように枠状構造体を設けて封止樹脂の流れを止めるようにした固体撮像装置（例えば、特許文献２を参照）も提案されている。
【００１１】
図９はそのような固体撮像装置４００を示した図である。接続導体４０３を設けた回路基板４０１に、固体撮像素子４０４が突起電極４０７を介してフェイスダウンに接続されており、更に、枠状構造体４０６が撮像面４０５を囲むように、固体撮像素子４０４表面と回路基板４０１表面との双方もしくは片方に固着されている。そして、その外側に封止樹脂４０８が充填されたものである。
【００１２】
このような固体撮像装置４００は、封止樹脂４０８が比較的低い粘度であっても、枠状構造体４０６が封止樹脂４０８の流れを止めるので、撮像面４０５へ浸入することはないとされている。
【特許文献１】特開平１１−２２０１１５号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００１−２５０８８９号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら上記のような従来の固体撮像装置では、それぞれ以下のような問題点がある。
図７の固体撮像装置２００は、量産化に際して封止樹脂の塗布量の厳密な管理に困難がある。
【００１４】
また、図８に示した紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０を紫外線３０９によって硬化し、紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０が固体撮像素子３０４の撮像面３０５に浸入することを防止する製造方法は、有効な方法であるが、固体撮像素子３０４の端面と撮像面３０５の端面との距離が近接した固体撮像素子３０４の場合、樹脂注入ノズル３１３によって注入された紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０の浸入速度が速くなり、紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０が撮像面３０５に至る前に、その紫外線・熱両用硬化型封止樹脂３１０を紫外線３０９で硬化反応させて流動を止めることができない。
【００１５】
また、図９に示した固体撮像素子４０４の撮像面４０５の周囲、もしくは回路基板４０１の開口部４０２周縁に枠状構造体４０６を設けた固体撮像装置４００は、封止樹脂４０８が撮像面４０５にまで浸入することを防ぐには有効な方法ではあるが、固体撮像素子４０４または回路基板４０１に対して高精度のフォトリソグラフィ技術によるメッキ膜またはフォトレジスト膜の形成を必要とする。
【００１６】
以上のため、固体撮像素子の撮像面が汚染され、撮像品質が低下してしまうとともに、製品の歩留りが悪化して生産性が低下するという問題点を有していた。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、撮像面を汚染することがなく、良好な撮像品質を得ることができるとともに、製品の歩留りを向上して生産性を高めることができる固体撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の固体撮像装置は、撮像面を有する固体撮像素子と、開口部および接続導体を有する絶縁基体とを、前記撮像面が前記絶縁基体に対してフェイスダウンするように接続した固体撮像装置において、前記絶縁基体は、前記開口部の周縁に前記撮像面より広い面積の窪みを有する構成としたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の固体撮像装置は、請求項１記載の固体撮像装置であって、前記絶縁基体が、配線基板からなることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の固体撮像装置は、請求項１記載の固体撮像装置であって、前記絶縁基体が、樹脂成形パッケージからなることを特徴とする。
【００１９】
以上により、固体撮像素子の表面と窪みの底面との間隙が大きくなり、絶縁基体と固体撮像素子との間隙を低粘度の封止樹脂で封止する際に、塗布される封止樹脂が毛細管現象によって内部へ浸入しても、絶縁基体に形成された窪みによって毛細管現象が断ち切られて、封止樹脂の撮像面への浸入を停止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明によれば、固体撮像素子の表面と窪みの底面との間隙が大きくなり、絶縁基体と固体撮像素子との間隙を低粘度の封止樹脂で封止する際に、塗布される封止樹脂が毛細管現象によって内部へ浸入しても、絶縁基体に形成された窪みによって毛細管現象が断ち切られて、封止樹脂の撮像面への浸入を停止することができる。
【００２１】
そのため、撮像面を汚染することがなく、良好な撮像品質を得ることができるとともに、製品の歩留りを向上して生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を示す固体撮像装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の固体撮像装置を説明する。
【００２３】
図１は本実施の形態１の固体撮像装置の構成を示す縦断面図である。また、図２は図１に示す固体撮像装置の縦断面図において○印で示した部分の拡大断面図である。
固体撮像装置１は、固体撮像素子１１が開口部２０を有する回路基板１４に対して撮像面１２をフェイスダウンにして接続されたものである。すなわち、固体撮像素子１１に形成された例えば金による突起電極１３と回路基板１４に形成されている接続電極１５とを位置合わせし、フェイスダウン方式で装着されたものである。この装着は、突起電極１３を回路基板１４の接続電極１５に接合して行い、その接合方法としては、超音波接合、導電接着剤による接着、はんだ接合、あるいは、Ａｕバンプとはんだ接合の併用などが適用される。
【００２４】
そして、固体撮像素子１１の撮像面１２に対向する回路基板１４の面には撮像面１２よりも面積が広く、かつ開口部２０よりも広い面積で窪み１６が形成されている。窪み１６の上側の空間１７は突起電極１３と接続電極１５とによって定まる固体撮像素子１１と回路基板１４との間の本来的な空間である。
【００２５】
上記の固体撮像素子１１と回路基板１４とが接続電極１５を介して接続された状態において、その周縁部に硬化前の紫外線・熱両用硬化型の封止樹脂１９がディスペンサによって塗布される。塗布後に封止樹脂１９は紫外線もしくは熱により硬化される。
【００２６】
その過程において、未硬化の低粘度の封止樹脂１９は、固体撮像素子１１と回路基板１４との狭い空間１７、ないしは固体撮像素子１１と接続電極１５との間の空間を毛細管現象によって浸入し内部へ入り込むが、図２に示すように、回路基板１４に設けられている窪み１６と本来の空間１７とによって、固体撮像素子１１の表面と窪み１６の底面との間には矢印ｈ１で示す大きさの間隙が形成されているので上記の毛細管現象が断ち切られ、封止樹脂１９は窪み１６へ僅か入った箇所で垂直方向へ垂れて浸入を停止される。そして、硬化が進行することにより、封止樹脂１９は図２に示した状態で完全に硬化される。
【００２７】
また、特許文献１の製造方法と併用した場合、図３に示すように、紫外線照射装置２２から照射される紫外線２１の照射角度αが、窪み１６がない場合の照射角度βに比較して小さくすることができ、これにより、封止樹脂１９を撮像面１２から離れた浸入位置で硬化することができ、固体撮像素子１１の端面と撮像面１２の端面との距離が近接した構成においても、さらに優れた撮像品質が得られる。
【００２８】
このようにして、浸入した封止樹脂１９が固体撮像素子１１の撮像面１２を汚染することを完全に防止することができ、優れた撮像品質が得られる。また、封止樹脂１９が撮像面１２を汚染した不良品の発生が防止されるので、製品の歩留りが向上し、製造ラインの生産性を高めることができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の固体撮像装置を説明する。
【００２９】
図４は本実施の形態２の固体撮像装置の構成を示す縦断面図である。また、図５は図４に示す固体撮像装置の縦断面図において○印で示した部分の拡大断面図である。なお、図４および図５において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、ここでの説明は省略する。
【００３０】
実施の形態１の固体撮像装置においては、絶縁基体を接続電極を有する回路基板で構成したが、本実施の形態２の固体撮像装置では、絶縁基体として樹脂成形パッケージ２３を使用した点が異なる。従ってここでは、固体撮像装置２４は、固体撮像素子１１が開口部２０を有する樹脂成形パッケージ２３に対して撮像面１２をフェイスダウンにして接続されたものとなっている。
【００３１】
すなわち、固体撮像素子１１に形成された例えば金による突起電極１３と樹脂成形パッケージ２３に形成されている接続電極１５とを位置合わせし、フェイスダウン方式で装着されたものである。この装着は、突起電極１３を樹脂成形パッケージ２３の接続電極１５に接合して行い、その接合方法としては、超音波接合、導電接着剤による接着、はんだ接合、あるいは、Ａｕバンプとはんだ接合の併用などが適用される。
【００３２】
そして、固体撮像素子１１の撮像面１２に対向する樹脂成形パッケージ２３の面には撮像面１２よりも面積が広く、かつ開口部２０よりも広い面積で窪み１６が形成されている。窪み１６の上側の空間１７は、突起電極１３と接続電極１５とによって定まる固体撮像素子１１と樹脂成形パッケージ２３との間の本来的な空間である。
【００３３】
上記の固体撮像素子１１と樹脂成形パッケージ２３とが接続電極１５を介して接続された状態において、その周縁部に硬化前の紫外線・熱両用硬化型の封止樹脂１９がディスペンサによって塗布される。塗布後に封止樹脂１９は紫外線もしくは熱により硬化される。
【００３４】
その過程において、未硬化の低粘度の封止樹脂１９は、固体撮像素子１１と樹脂成形パッケージ２３との狭い空間１７、ないしは固体撮像素子１１と接続電極１５との間の空間を毛細管現象によって浸入し内部へ入り込むが、図５に示すように、樹脂成形パッケージ２３に設けられている窪み１６と本来の空間１７とによって、固体撮像素子１１の表面と窪み１６の底面との間には矢印ｈ２で示す大きさの間隙が形成されているので上記の毛細管現象が断ち切られ、封止樹脂１９は窪み１６へ僅か入った箇所で垂直方向へ垂れて浸入を停止される。そして、硬化が進行することにより、封止樹脂１９は図５に示した状態で完全に硬化される。
【００３５】
また、特許文献１の製造方法と併用した場合には、前述の実施の形態１の固体撮像装置の場合と同様に、固体撮像素子１１の端面と撮像面１２の端面との距離が近接した構成においても、さらに優れた撮像品質が得られる。
【００３６】
このようにして、浸入した封止樹脂１９が固体撮像素子１１の撮像面１２を汚染することを完全に防止することができ、優れた撮像品質が得られる。また、封止樹脂１９が撮像面１２を汚染した不良品の発生が防止されるので、製品の歩留りが向上し、製造ラインの生産性を高めることができる。
【００３７】
以上、本発明の固体撮像装置を実施の形態によって具体的に説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて、種々の変形が可能である。
例えば、実施の形態１の固体撮像装置１においては、固体撮像素子１１をフェイスダウン方式で装着した後に、封止樹脂１９を注入したが、例えば、回路基板１４に封止樹脂１９を塗布した後に、固体撮像素子１１を加熱・加圧による圧着接合で接合させる場合においても、封止樹脂１９は窪みにより流速が低下しつつ硬化反応が進行するために、撮像面を汚染せず、同様の効果が得られる。
【００３８】
また、各実施の形態においては、固体撮像装置や、その構成要素である固体撮像素子が方形である場合を説明したが、それ以外の多角形や円形または楕円形であってもよく、固体撮像装置や固体撮像素子の形状は限定されない。
【００３９】
また、各実施の形態においては、封止樹脂として紫外線・熱両用硬化型を使用したが、紫外線硬化型樹脂や熱硬化性樹脂を使用してもよいことは言うまでもない。
また、各実施の形態の絶縁基体として、ガラスエポキシ基板やセラミック基板からなる配線基板、あるいは樹脂成形パッケージを使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の固体撮像装置は、撮像面を汚染することがなく、良好な撮像品質を得ることができるとともに、製品の歩留りを向上して生産性を高めることができるものであり、カメラ付き携帯電話などの携帯端末等に内蔵される固体撮像装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像装置の構成を示す縦断面図
【図２】同実施の形態１の固体撮像装置における部分拡大断面図
【図３】同実施の形態１の固体撮像装置に特許文献１の製造方法を併用した場合の固体撮像装置の縦断面図
【図４】本発明の実施の形態２の固体撮像装置の構成を示す縦断面図
【図５】同実施の形態２の固体撮像装置における部分拡大断面図
【図６】従来の固体撮像装置の固体撮像素子がパッケージに収容されたワイヤボンディング方式による構成を示す縦断面図
【図７】従来の固体撮像装置のフリップチップ方式による構成を示す縦断面図
【図８】同従来例の固体撮像装置の製造方法を示す縦断面図
【図９】従来の固体撮像装置のフリップチップ方式による他の構成を示す縦断面図
【符号の説明】
【００４２】
１    固体撮像装置
１１    固体撮像素子
１２    撮像面
１３    突起電極
１４    回路基板
１５    接続電極
１６    窪み
１７    空間
１９    封止樹脂
２０    開口部
２１    紫外線
２２    紫外線照射装置
２３    樹脂成形パッケージ
２４    固体撮像装置
【図１】
2005303213.tif 000003
【図２】
2005303213.tif 000004
【図３】
2005303213.tif 000005
【図４】
2005303213.tif 000006
【図５】
2005303213.tif 000007
【図６】
2005303213.tif 000008
【図７】
2005303213.tif 000009
【図８】
2005303213.tif 000010
【図９】
2005303213.tif 000011