(57)【要約】【課題】カバーガラスと封止用樹脂との剥離を抑制することで、長期の信頼性を確保する。【解決手段】イメージングチップ１９の入出力パッド２１と、配線板３の内部導体パッド１２とをボンディングワイヤ５によって接続した後、第１樹脂２５を用いた封止工程が行われ、入出力パッド２１、内部導体パッド１２、及びボンディングワイヤ５を封止する。この封止工程の際に、イメージセンサ２０の外周を取り囲むスペーサー２２の外周も封止される。第１樹脂２５を硬化させた後、第２樹脂２６を用いた封止工程が行われ、カバーガラス６の外周縁が、第２樹脂２６により封止される。【選択図】図２
2007311416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップと、前記受光エリアを覆う透明なカバープレートを含み、前記受光エリアを封止するようにセンサチップに固定されるカバー部材とを備えたセンサーパッケージと、
このセンサーパッケージが固着され表面に電極が設けられた配線板と、
前記入出力パッドと前記配線板の電極とを接続するボンディングワイヤとを有し、
前記カバープレートの表面を露呈された状態で前記配線板の表面からセンサーパッケージの外周にわたって封止用樹脂で覆われた固体撮像装置において、
前記封止用樹脂が、前記入出力パッド、電極及びボンディングワイヤを封止する第１樹脂と、この第１樹脂の上に積層され前記カバープレートの周縁部を封止する第２樹脂とからなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記カバー部材は、前記入出力パッドの内側で前記受光エリアの周囲を取り囲むようにセンサチップに固定され、前記受光エリアから高さ方向に所定のスペースを空けて前記カバープレートを支持するスペーサーを備え、このスペーサーの外周面を前記第１樹脂で封止した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】
前記第１樹脂と第２樹脂との境界面に凹凸を設けた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】
前記第１樹脂と第２樹脂との間に接着剤層を設けたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の固体撮像装置。
【請求項５】
光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップが電極を有する配線板の表面に固着され、前記入出力パッドと前記電極とをボンディングワイヤで接続した後に、前記光学エリアを除くセンサチップの外周部分及びその周囲を封止用の第１樹脂で一体的に覆うことによって前記入出力パッド、配線板の表面及びボンディングワイヤを封止し、前記受光エリアの上面を覆う透明なカバープレートを前記第１樹脂の表面で保持して受光エリアを気密保持した状態で、前記カバープレートの周縁部を封止するように前記第１樹脂の上に第２樹脂を積層したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップが電極を有する配線板の表面に固着され、前記入出力パッドと前記電極とをボンディングワイヤで接続した後に、前記受光エリアを含むセンサチップの全体とその周囲とを封止用の第１樹脂で一体的に覆うことによって前記入出力パッド、配線板の表面及びボンディングワイヤを封止するとともに、底面が第１樹脂の表面に支持され、前記受光エリアの上方に配置される透明なカバープレートの周縁部を封止するように前記第１樹脂の上に第２樹脂を積層したことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、更に詳しくは、受光エリアの上面にカバー部材が配置されたセンサーパッケージを配線板に固着した後、配線板の上面であって、カバー部材の上面を除く周縁部が樹脂によって封止される固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳタイプ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラやビデオカメラが普及している。また、パーソナルコンピュータや携帯電話、電子手帳等の電子機器に固体撮像装置とメモリとを組み込み、撮影機能を付加することも行なわれている。固体撮像装置は、これが組み込まれる電子機器等の外形サイズに対する影響が大きいため、その小型化が望まれている。
【０００３】
固体撮像装置を小型化するため、ベアチップと同程度のサイズでパッケージングを行なうことのできるチップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと略称する）を利用した固体撮像装置が発明されている。このＣＳＰタイプの固体撮像装置は、例えば、上面にＣＣＤ等の光電変換素子を配列した受光エリアと、この受光エリアの外側に入出力パッドとを備えたイメージングチップ（センサチップ）とこのイメージングチップの上面にスペーサーを介して接合されてイメージセンサを封止するカバーガラス（カバープレート）とから構成されるセンサーパッケージが、配線板にダイボンド等により固着された構成からなる（例えば、特許文献１や、特許文献２参照）。このような撮像装置では、イメージングチップに設けられた入出力パッドと、配線板に設けられた入出力パッドとはボンディングワイヤにより接続され、その接続部やボンディングワイヤ等は、封止用樹脂により封止されている。
【特許文献１】特開２００１−２５７３３４号公報
【特許文献２】特開平７−２０２１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような封止用樹脂は、入出力パッドやボンディングワイヤなどの腐食を防止する他に、イメージングチップ、スペーサー、カバーガラスで囲まれる空間を封止することで、この空間内に水分が侵入することにより生じるカバーガラスの曇りや光電変換素子の電気動作不良を防止することになる。しかしながら、このように封止用樹脂を用いた場合、カバーガラスと封止用樹脂との熱膨張率の違いから、封止用樹脂がカバーガラスから剥離してしまうという問題がある。このような剥離が生じた場合、カバーガラスとスペーサーとの境界部、又はスペーサーとイメージングチップとを接着する接着剤から水分が流入することになる。このように気密封止された領域に水分が流入することで、例えば光電変換素子の表面、或いはカバーガラスの下面において結露などが発生し、イメージングチップの耐湿性の低下や、固体撮像装置の長期的な信頼性を確保することができないという問題がある。
【０００５】
また、スペーサーとカバーガラスとの接着強度や、スペーサーとイメージングチップとの接着強度は弱いため、イメージングチップの気密封止性や耐湿性が低下した場合にはカバーガラスのみが欠落する、或いはスペーサー毎カバーガラスが欠落する恐れがあるため、封止用樹脂がカバーガラスから剥離することは好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、カバーガラスと封止用樹脂との剥離を抑制することで、長期の信頼性を確保することができるようにした固体撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップと、前記受光エリアを覆う透明なカバープレートを含み、前記受光エリアを封止するようにセンサチップに固定されるカバー部材とを備えたセンサーパッケージと、このセンサーパッケージが固着され表面に電極が設けられた配線板と、前記入出力パッドと前記配線板の電極とを接続するボンディングワイヤとを有し、前記カバープレートの表面を露呈された状態で前記配線板の表面からセンサーパッケージの外周にわたって封止用樹脂で覆われた固体撮像装置において、前記封止用樹脂が、前記入出力パッド、電極及びボンディングワイヤを封止する第１樹脂と、この第１樹脂の上に積層され前記カバープレートの周縁部を封止する第２樹脂とからなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記カバー部材は、前記入出力パッドの内側で前記受光エリアの周囲を取り囲むようにセンサチップに固定され、前記受光エリアから高さ方向に所定のスペースを空けて前記カバープレートを支持するスペーサーを備え、このスペーサーの外周面を前記第１樹脂で封止したことを特徴とする。
【０００９】
また、前記第１樹脂と第２樹脂との境界面に凹凸を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１樹脂と第２樹脂との間に接着剤層を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の固体撮像装置は、光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップが電極を有する配線板の表面に固着され、前記入出力パッドと前記電極とをボンディングワイヤで接続した後に、前記光学エリアを除くセンサチップの外周部分及びその周囲を封止用の第１樹脂で一体的に覆うことによって前記入出力パッド、配線板の表面及びボンディングワイヤを封止し、前記受光エリアの上面を覆う透明なカバープレートを前記第１樹脂の表面で保持して受光エリアを気密保持した状態で、前記カバープレートの周縁部を封止するように前記第１樹脂の上に第２樹脂を積層したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の固体撮像装置は、光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップが電極を有する配線板の表面に固着され、前記入出力パッドと前記電極とをボンディングワイヤで接続した後に、前記受光エリアを含むセンサチップの全体とその周囲とを封止用の第１樹脂で一体的に覆うことによって前記入出力パッド、配線板の表面及びボンディングワイヤを封止するとともに、底面が第１樹脂の表面に支持され、前記受光エリアの上方に配置される透明なカバープレートの周縁部を封止するように前記第１樹脂の上に第２樹脂を積層したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップと、前記受光エリアを覆う透明なカバープレートを含み、前記受光エリアを封止するようにセンサチップに固定されるカバー部材とを備えたセンサーパッケージと、このセンサーパッケージが固着され表面に電極が設けられた配線板と、前記入出力パッドと前記配線板の電極とを接続するボンディングワイヤとを有し、前記カバープレートの表面を露呈された状態で前記配線板の表面からセンサーパッケージの外周にわたって封止用樹脂で覆われた固体撮像装置において、前記封止用樹脂が、前記入出力パッド、電極及びボンディングワイヤを封止する第１樹脂と、この第１樹脂の上に積層され前記カバープレートの周縁部を封止する第２樹脂とからなるから、例えば第２樹脂にカバー部材の熱膨張率に近い樹脂を用いることでカバー部材と第２樹脂との剥離を防止することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。
【００１４】
また、前記カバー部材は、前記入出力パッドの内側で前記受光エリアの周囲を取り囲むようにセンサチップに固定され、前記受光エリアから高さ方向に所定のスペースを空けて前記カバープレートを支持するスペーサーを備え、このスペーサーの外周面を前記第１樹脂で封止したから、受光エリアとカバープレートとの空間を確保することができるとともに、受光エリアに対する気密保持を確保することができる。
【００１５】
また、前記第１樹脂と第２樹脂との境界面に凹凸を設けたから、第１樹脂と第２樹脂との接着強度を高めることになり、結果的に固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。また、前記第１樹脂と第２樹脂との間に接着剤層を設けたから、第１樹脂と第２樹脂との接着強度を高めることになり、結果的に固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明によれば、光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップが電極を有する配線板の表面に固着され、前記入出力パッドと前記電極とをボンディングワイヤで接続した後に、前記光学エリアを除くセンサチップの外周部分及びその周囲を封止用の第１樹脂で一体的に覆うことによって前記入出力パッド、配線板の表面及びボンディングワイヤを封止し、前記受光エリアの上面を覆う透明なカバープレートを前記第１樹脂の表面で保持して受光エリアを気密保持した状態で、前記カバープレートの周縁部を封止するように前記第１樹脂の上に第２樹脂を積層したから、従来ではスペーサーを用いることで、イメージセンサの気密封止性を確保していたが、本発明を行うことで、スペーサーを用いなくても、イメージセンサの気密保持性を確保することができる。また、スペーサーを用いないことで、固体撮像装置の部品点数を減らすことができ、固体撮像装置の製造コストを抑制することができる。また、スペーサーを用いないことで、スペーサーを接着固定する接着剤の厚みが無くなることになるから、固体撮像装置の薄型化を行うことができる。なお、前記第１樹脂を遮光性を有する樹脂から構成することで、迷光やチップ上での反射光の影響を他の部材を用いて防止する必要が無くなる。
【００１７】
また、本発明によれば、光電変換素子を配列した受光エリアの外側に入出力パッドが設けられたセンサチップが電極を有する配線板の表面に固着され、前記入出力パッドと前記電極とをボンディングワイヤで接続した後に、前記受光エリアを含むセンサチップの全体とその周囲とを封止用の第１樹脂で一体的に覆うことによって前記入出力パッド、配線板の表面及びボンディングワイヤを封止するとともに、底面が第１樹脂の表面に支持され、前記受光エリアの上方に配置される透明なカバープレートの周縁部を封止するように前記第１樹脂の上に第２樹脂を積層したから、例えばカバープレートの接着強度を上げることができる。また、固体撮像装置の製造工程を減らすことができるので、固体撮像装置の製造コストを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１及び図２は、本発明を実施して製造された固体撮像装置２の構成を示す外観斜視図及び断面図である。固体撮像装置２は、矩形の配線板３と、この配線板３上に固着されたセンサーパッケージ４と、配線板３とセンサーパッケージ４との間を接続する複数本のボンディングワイヤ５と、センサーパッケージ４のカバーガラス６の外周を封止する封止用樹脂７と、配線板３の下面に形成された外部導体パッド８とからなる。この固体撮像装置２は、いわゆるＦｉｎｅ  ｐｉｔｃｈ  Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ（ＦＬＧＡ）と呼ばれるパッケージ形態を備えている。このＦＬＧＡパッケージは、従来から用いられているパッケージング手法であるため、安価に、かつ信頼性の高い固体撮像装置２を製造することができる。
【００１９】
配線板３は、ガラスエポキシ等を基材１１として用いたサブストレート基板（プリント基板）であり、基材１１の上下面には、ボンディングワイヤ５によるセンサーパッケージ４との接続に用いられる複数の内部電極である内部導体パッド１２と、外部電極である外部導体パッド８とがそれぞれ形成されている。これらの内部導体パッド１２と外部導体パッド８は、例えば、Ｃｕを用いて形成されており、基材１１を貫通するスルーホール１３内に形成された導電膜１４によって電気的に接続されている。配線板３の上下面は、内部導体パッド１２及び外部導体パッド８を除いて、ソルダーレジスト１５，１６により覆われている。
【００２０】
センサーパッケージ４は、矩形状のイメージングチップ（センサチップ）１９と、このイメージングチップ１９の上面に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサ２０と、ボンディングワイヤ５による配線板３との接続に用いられる複数の入出力パッド２１と、イメージセンサ２０の上方を封止する透明なカバーガラス（カバープレート）６と、イメージングチップ１９とカバーガラス６との間に挟み込まれるスペーサー２２とから構成されている。なお、カバーガラス６とスペーサー２２とによって、本発明のカバー部材が構成されている。
【００２１】
イメージングチップ１９は、多数のイメージセンサ２０と入出力パッド２１とが形成されたシリコンウエハを矩形状に分割することにより形成されている。イメージセンサ２０は、マトリクス状に配列された多数個の受光素子を有しており、各受光素子の上には、ＲＧＢのカラーフイルタやマイクロレンズアレイ２０ａが積層されている、これにより、マイクロレンズアレイ２０ａの上面が受光エリアとなる。入出力パッド２１は、イメージセンサ２０を挟む２辺に複数個ずつが並んで形成されている。これらの入出力パッド２１は、例えば、ＡｕやＡｌ等を用いて形成されており、同じ材質，方法で形成された配線によりイメージセンサ２０に接続されている。
【００２２】
スペーサー２２は、例えば、シリコン等の無機材料を用いて、中央に開口２２ａを設けたロ字形状に形成されている。スペーサー２２は、イメージセンサ２０の外周を囲むようにイメージングチップ１９の上面に接合され、イメージセンサ２０とカバーガラス６との間に空隙を形成する。これにより、マイクロレンズアレイ２０ａがカバーガラス６と干渉するのを防いでいる。
【００２３】
カバーガラス６は、開口２２ａを塞ぐようにスペーサー２２の上面に接合された低α線ガラスからなる。低α線ガラスは、α線の放出が少ないガラスであり、イメージセンサ２０の受光素子がα線によって破壊されるのを防止する。なお、カバーガラス６の上面に赤外線カットフィルタや、光学ローパスフィルタを接合してもよい。
【００２４】
上記センサーパッケージ４は、配線板３の上にダイボンドされている。入出力パッド２１と内部導体パッド１２とを接続するボンディングワイヤ５には、ＡｕやＡｌが用いられる。
【００２５】
カバーガラス６の外周を封止する封止用樹脂７は、入出力パッド２１及び内部導体パッド１２，ボンディングワイヤ５を封止する第１樹脂２５と、第１樹脂２５の上部であって、カバーガラス６の外周を封止する第２樹脂２６とから構成される。なお、第１樹脂２５によって、入出力パッド２１及び内部導体パッド１２，ボンディングワイヤ５を封止することで、スペーサー２２の外周部が第１樹脂２５に封止された状態となる。第１樹脂２５は、例えば従来からＩＣの封止に用いられている熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が用いられている。一方、第２樹脂２６は、例えば耐湿性を備えた樹脂であって、カバーガラス６と熱膨張率が近い樹脂から構成される。このように、封止用樹脂７を２層にすることで、空気中の湿気や酸素による入出力パッド２１及び内部導体パッド１２，ボンディングワイヤ５の酸化や腐食が防止される。また、第２樹脂２６をカバーガラス６と熱膨張率が近い樹脂とすることで、カバーガラス６と第２樹脂２６との剥離を防止することができる。また、第２樹脂２７は、例えば耐湿性を備えた樹脂とすることで、カバーガラス６、スペーサー２２、及びイメージングチップ１９とで囲まれる領域内に水分の流入を防止することができるので、これら部材に囲まれる領域内の気密性を確保し、また、耐湿性を確保することができる。
【００２６】
次に、固体撮像装置２の製造工程について、図３及び図４のフローチャートを参照しながら説明する。なお、フローチャートの両側方には、各工程において使用される材料及び装置を記載する。固体撮像装置２の最初の製造工程は、センサーパッケージ４の製造である。
【００２７】
センサーパッケージの製造工程では、最初にカバーガラス６の基材となるガラス基板２８と、スペーサー２２の基材となるスペーサー用ウエハ３０との接合が行なわれる。図５（Ａ）に示すように、ガラス基板２８の下面には、バーコータやブレードコータ、スピンコータ等のコーターを用いて接着剤２９が塗布される。次いで、ガラス基板２８とスペーサー用ウエハ３０とを平行に保持して移動させることのできる接合装置により、ガラス基板２８の下面にスペーサー用ウエハ３０が接合される。接着剤２９には、常温硬化型接着剤が用いられるが、ＵＶ硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を使用してもよい。また、接合時にガラス基板２８とスペーサー用ウエハ３０との間に空気が入らないように、真空環境下で接合を行なってもよい。
【００２８】
次の工程では、図５（Ｂ）に示すように、ガラス基板２８とスペーサー用ウエハ３０との厚みを薄くする薄片化工程が実施される。ガラス基板２８及びスペーサー用ウエハ３０は、接合時のハンドリング適正を向上させるため、また、標準ウエハの使用によるコスト低減のために厚めのものが使用されるが、この薄片化工程において薄くされることにより、固体撮像装置２の小型化、エッチング時間の短縮が図られる。この薄片化工程では、例えば、研削・研磨装置が使用される。
【００２９】
次の工程では、スペーサー２２の加工工程が実施される。最初に、図５（Ｃ）に示すように、スペーサー用ウエハ３０の下面にレジスト３３が塗布される。次いで、同図（Ｄ）に示すように、所定のマスクを使用してレジスト３３が露光され、同図（Ｅ）に示すように現像されることにより、スペーサー２２の形態を表すレジストマスク３４が完成する。このレジストマスク３４の作成には、コータデベロッパ、露光装置、現像装置等が使用される。
【００３０】
レジストマスク３４が形成されたスペーサー用ウエハ３０は、ドライエッチャーによってエッチングされ、図５（Ｆ）に示すように、レジストマスク３４によって覆われていない部分が除去される。これにより、ガラス基板２８の下面には多数のスペーサー２２が形成される。エッチング後のレジストマスク３４と接着剤２９は、同図（Ｇ）に示すように、洗浄装置によって除去される。
【００３１】
図７に示すように、次の工程では、多数のスペーサー２２が形成されたガラス基板２８と、多数のイメージセンサ２０と入出力パッド２１とが面付け形成されたシリコンウエハ３７とが接合される。最初の工程では、図６（Ａ）に示すように、各スペーサー２２の上に接着剤４０が塗布される。接着剤４０としては、常温硬化型接着剤が用いられるが、ＵＶ硬化型接着剤や可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤等を使用してもよい。
【００３２】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、ガラス基板２８上の各スペーサー２２とシリコンウエハ３７とが接合される。この接合には、各イメージセンサ２０とスペーサー２２との位置調整を厳密に行なう必用があるため、両者の平行度や水平方向での位置調整を行なうアライメント機能を備えた接合装置が使用される。シリコンウエハ３７上の各イメージセンサ２０は、スペーサー２２とガラス基板２８とによって封止されるため、以後の工程で生じた塵芥により汚損されることはない。
【００３３】
次の工程では、ガラス基板２８とシリコンウエハ３７とがイメージセンサ２０ごとにダイシングされ、個片化される。まず、図６（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ３７は上面に粘着層４３ａを備えたダイシングテープ４３の上に固着され、ガラス基板２８の上には同様に粘着層４４ａを備えた保護テープ４４が貼着される。
【００３４】
次いで、図６（Ｄ）に示すように、スライサーを用いて、各スペーサー２２の端面に合せてガラス基板２８がダイシングされる。また、同図（Ｅ）に示すように、ダイサーを用いてシリコンウエハ３７がイメージセンサ２０ごとにダイシングされ、多数のセンサーパッケージ４が一括して形成される。保護テープ４４は、出荷時にカバーガラス６を保護するために貼付されたされたままとなる。また、ダイシング時に保護テープを使用しない場合には、ダイシング後に各カバーガラス６に個別に保護テープを貼付する。
【００３５】
次の検査工程では、例えば、プローブ検査装置を用いて各センサーパッケージ４の機能検査が行なわれる。この機能検査にパスしたセンサーパッケージ４は、次の収納工程においてダイシングテープ４３から剥離され、トレイに収納され、またはキャリアテープに貼着されて出荷可能な状態となる。なお、多数のセンサーパッケージ４をダイシングテープ４３上に固着した状態で出荷してもよい。
【００３６】
図３に示すように、完成したセンサーパッケージは、次のダイボンド工程において、集合配線板上にダイボンドされる。図８（Ａ）及び図９に示すように、集合配線板４７は、例えばガラスエポキシ機材によって矩形状に形成されており、上面にはセンサーパッケージ４がマトリクス状にダイボンドされる固着部として、２０個のダイボンド領域４８が設けられている。各ダイボンド領域４８には、予め内部導体パッド１２及び外部導体パッド８等が形成されている。なお、ダイボンド領域４８の数は２０個に限定されず、これより多くても少なくてもよい。
【００３７】
ダイボンド工程で使用されるダイボンダは、集合配線板４７の各ダイボンド領域４８にダイアタッチフイルム５１を貼付する。次いで、ダイボンダは、図８（Ｂ）に示すように、各ダイアタッチフイルム５１の上にセンサーパッケージ４を載置する。このときに、各センサーパッケージ４のカバーガラス６に貼付されている保護テープ４４が剥離される。センサーパッケージ４が載置された集合配線板４７は、オーブン等の加熱装置を用いて加熱され、ダイアタッチフイルム５１が硬化される。これにより、各センサーパッケージ４は集合配線板４７上に固着される。
【００３８】
ペースト状または液体状のダイアタッチ材を使用する場合、塗布厚を厳密に管理しないと集合配線板４７上の各カバーガラス６の高さ寸法が不均一となるため、後述する封止工程で各カバーガラス６の上面が適切に保護されなくなり、封止用樹脂７によって汚損される。しかし、ダイアタッチ材として厚さ均一性を有するダイアタッチフイルム５１を使用することで、集合配線板４７上の各カバーガラス６の高さ寸法がばらつかなくなるので、封止工程でカバーガラス６の上面をより確実に保護することができ、封止用樹脂７のカバーガラス６への汚損によって歩留りが悪化するのを防止することができる。なお、ダイアタッチフイルム５１は、事前に各センサーパッケージ４に貼り合わせておいてもよい。また、カバーガラス６の高さ寸法のばらつきによる問題が生じない場合には、ペースト状のダイアタッチ材を使用することもできる。
【００３９】
次の洗浄工程では、例えば、Ｏ２アッシャーを用いて、各センサーパッケージ４と集合配線板４７の洗浄が行なわれる。この洗浄は、後述するワイヤボンド工程でのワイヤボンド性の向上と、封止工程における樹脂密着性の向上とを図るために行なわれる。
【００４０】
同図（Ｃ）に示すように、次のワイヤボンド工程では、ワイヤボンダを用いて、各センサーパッケージ４の入出力パッド２１と各ダイボンド領域４８の内部導体パッド１２との間が、ボンディングワイヤ５によって接続される。このワイヤボンド工程では、ボンディングワイヤ５がカバーガラス６の上面から上方に飛び出さないように、低ループで行なうとよい。
【００４１】
次の工程では、同図（Ｄ）に示すように、集合配線板４７の上面、及び各センサーパッケージ４の外周が封止用樹脂７によって封止される。なお、この樹脂封止には、第１樹脂２５を用いた封止工程と、第２樹脂２６を用いた封止工程とがあり、そのそれぞれの封止工程の際に、各カバーガラス６の上面を保護する保護工程が行われる。
【００４２】
図１０（Ａ）に示すように、封止工程は、まず第１樹脂２５を用いた封止工程が行われる。この第１樹脂２５を用いた封止工程では、トランスファーモールド装置５４が使用される。トランスファーモールド装置５４は、下側モールドダイ５６と、この下側モールドダイ５６に型合せされる上側モールドダイ５８とからなる。下側モールドダイ５６は、集合配線板４７が載置されるキャビティー５６ａと、このキャビティー５６ａ内に第１樹脂２５を供給するゲート５６ｂと、ゲート５６ｂに接続されたカル６０と、このカル６０内で上下動して第１樹脂２５をゲート５６ｂからキャビティー５６ａ内に充填するプランジャ６２とから構成されている。
【００４３】
上側モールドダイ５８は、各センサーパッケージ４のカバーガラス６の上面に当接するキャビティー５８ａと、ゲート５６ｂの断面積を小さくして第１樹脂２５の流入圧力を高める突起５８ｂとが設けられている。このキャビティー５８ａには、集合配線板４７の各センサーパッケージ４に設けられるカバーガラス６が挿入される矩形状の凹部５８ｃが、集合配線板４７状に固着されるセンサーパッケージ４の個数分設けられている。この凹部５８ｃを設けることで、第１樹脂２５の厚みが、配線板３の上面からスペーサー２２の上面までの厚みに規制される。
【００４４】
図１１に示すように、下側モールドダイ５６及び上側モールドダイ５８は、例えば３枚の集合配線板４７を同時に収納することのできるサイズを備えており、同時に６０個のセンサーパッケージ４を樹脂封止することができる。また、第１樹脂２５の充填ミスを防止するために、ゲート５６ｂ，カル６０，プランジャ６２は、集合配線板４７ごとに設けるとよい。なお、一度にセットできる集合配線板４７の枚数は３枚に限定されず、これより多くても少なくてもよい。
【００４５】
保護工程では、上側モールドダイ５８のキャビティー５８ａ内に、３枚分の集合配線板４７よりも大きな面積を有する保護シート６５が貼付される。保護シート６５には、例えば、厚みが８０〜１００μｍ程度のポリイミド系の柔軟で弾性を有するプラスチックフイルムが用いられ、上側モールドダイ５８内で真空引きされることにより、キャビティー５８ａ内に密着される。
【００４６】
第１樹脂２５を用いた封止工程は、例えば次のような手順で実行される。まず、下側モールドダイ５６及び上側モールドダイ５８をヒーターで予備加熱し、下側モールドダイ５６のキャビティー５６ａ内に３枚の集合配線板４７を載置する。次いで、カル６０内に、第１樹脂２５のタブレットを挿入し、同図（Ｂ）に示すように上側モールドダイ５８を下降させて、下側モールドダイ５６と型合せさせる。各カバーガラス６の上面は、保護シート６５に密着して覆われる。
【００４７】
第１樹脂２５は、下側モールドダイ５６の熱によって軟化する。プランジャ６２を上方に移動させると、軟化して粘度の下がった第１樹脂２５は、ゲート５６ｂを通ってキャビティー５６ａ，５８ａ内に注入され、各センサーパッケージ４の外周に充填される。この充填時には、ダイアタッチフイルム５１による厚さ均一性によって各カバーガラス６の高さ寸法にばらつきがなくなり、かつ保護シート６５がその弾性及び柔軟性によって各カバーガラス６の高さ寸法のバラツキを吸収して密着する。
【００４８】
第１樹脂２５の充填後、型締め圧力を上げて数分間保持すると、第１樹脂２５が重合して硬化する。第１樹脂２５の硬化後、上側モールドダイ５８を上昇させ、樹脂封止された集合配線板４７を下側モールドダイ５６から取り出す。その際に、カル６０やゲート５６ｂ内に残って固まった樹脂であるランナーを除去し、イメージングチップ４の上面に付着している保護シート６５を剥離する。なお、この段階では第１樹脂２５の重合が十分でなく特性が安定していないため、ポストモールドキュア工程においてオーブンなどで加熱し、第１樹脂２５を硬化させる。
【００４９】
なお、第１樹脂２５として、エポキシ樹脂が挙げられるが、このエポキシ樹脂としては、例えば、スパイラルフローが１００ｃｍ、ヤング率が２８Ｇｐａｓ、熱膨張係数が７ｐｐｍ／°Ｃという特性を有するものがトランスファーモールドに適している。また、このエポキシ樹脂の充填時には、下側モールドダイ５６及び上側モールドダイ５８の加熱温度を１８０°Ｃとして、３分間で行なうとよい。
【００５０】
図１２に示すように、第１樹脂２５を用いた封止工程が行われた後、第２樹脂２６を用いた封止工程が行われる。この第２の封止樹脂２６を用いた封止工程としては印刷工程が挙げられる。この印刷工程では、真空スクリーン印刷装置７０が使用される。真空スクリーン印刷装置７０は、気密性及び耐圧性を有するチャンバー７１と、このチャンバー７１内に設置された水平移動ステージ部７２と、樹脂供給部７３と、印刷部７４と、チャンバー７１内を減圧及び加圧する真空ポンプ７５とからなる。
【００５１】
水平移動ステージ部７２は、集合配線板４７が載置されるステージ８０と、このステージ８０を図１２中左右方向で水平移動させるステージ移動機構８１とからなる。樹脂供給部７３は、ペースト状の第２樹脂２６を収納して供給する供給タンク８３と、集合配線板４７の近傍でペースト状の第２樹脂２６を吐出するノズル８４とからなる。印刷部７４は、集合配線板４７の上面に当接するスキージ８５と、このスキージ８５を上下方向で移動させて集合配線板４７との面合わせや隙間調整に用いられるスキージ移動機構８６とからなる。
【００５２】
図１３は、ステージ８０の平面図であり、３枚の集合配線板４７がセットされる。保護工程では、ステージ６１上にセットされた３枚の集合配線板４７の上に、封止用樹脂７の印刷範囲を規制する外壁部９０ａと、各センサーパッケージ４のカバーガラス６の上面を保護するマスク部９０ｂとを備えたマスク９０が被せられる。集合配線板４７上の各カバーガラス６の高さ寸法には、ダイアタッチフイルム５１の厚さ均一性によってばらつきが生じないため、各カバーガラス６の上面は各マスク部９０ｂによって適切に覆われる。よって、第２樹脂２６がカバーガラス６の上面に付着することはない。
【００５３】
図１４に示すように、各マスク部９０ｂは、非常に細く形成された連結部９０ｃにより、隣り合うマスク部９０ｂと外壁部９０ａとに連結されている。なお、連結部９０ｃがある部分には第２樹脂２６が印刷されないが、連結部９０ｃは非常に細く形成されているため、封止性能に影響はない。
【００５４】
第２樹脂２６の印刷工程は、図１５のフローチャートに示す手順に従って行なわれる。まず、３枚の集合配線板４７がステージ８０上にセットされ、ずれ動かないように吸着固定される。スキージ８５は、スキージ移動機構８６によって上下方向で移動され、集合配線板４７の上面に対する面合わせや隙間調整が実施される。樹脂供給部７３は、ノズル８４から適量の第２樹脂２６を吐出して、集合配線板４７上に供給する。
【００５５】
真空ポンプ７５は、パイプ７５ａを通してチャンバー７１内の空気を排出し、第１の気圧まで減圧する。ステージ移動機構８１は、ステージ８０を図１２中左方のＡ方向に向けて移動させる。これにより、図１６（Ａ）に示すように、スキージ８５によって第２樹脂２６がセンサーパッケージ４の周囲に充填される。
【００５６】
ステージ８０が図１２中に２点鎖線で示す位置まで移動すると、１回目の真空スクリーン印刷が完了する。真空ポンプ７５は、給気バルブを僅かに開放し、チャンバー７１内の気圧を第２の気圧まで加圧する。この第２の気圧は、大気圧より低い気圧である。
【００５７】
図１６（Ｂ）に示すように、１回目の真空スクリーン印刷により充填された第２樹脂２６の中に隙間や気泡が生じていた場合には、第１の気圧と第２の気圧との気圧差により、第２樹脂２６が隙間や気泡の中に吸引される。なお、第１の気圧としては、例えば、０．５〜１Ｋｐａｓ、第２の気圧は２０Ｋｐａｓ程度が好ましい。上記第２の気圧への加圧により、第２樹脂２６の表面が凹んでしまうため、これを修正するための２回目の真空スクリーン印刷が行なわれる。１回目の真空スクリーン印刷と同様に、樹脂供給部７３は、ノズル８４から適量の第２樹脂２６を吐出して、集合配線板４７上に供給する。ステージ移動機構７２は、ステージ８０を図１２中Ａ方向から同図Ｂ方向に向けて移動させる。これにより、図１６（Ｃ）に示すように、スキージ８５によって第２樹脂２６がセンサーパッケージ４の周囲に充填される。
【００５８】
２回目の真空スクリーン印刷後、真空ポンプ７５を停止させ、給気バルブを開放してチャンバー７１内を大気圧まで上昇させる。また、スキージ移動機構７２は、スキージ８５を上昇させ、先端を集合配線板４７から退避させる。これにより、図１６（Ｄ）に示すように、各センサーパッケージ４のカバーガラス６の外周部が第２樹脂２６で封止され、この第２樹脂２６の表面も平滑となる。
【００５９】
真空スクリーン印刷の完了した集合配線板４７は、真空スクリーン印刷装置７０から取り出され、マスク９０が取り外される。なお、モールド直後の第２樹脂２６は重合が充分でなく特性が安定していない。そのため、次の硬化されていないため、ポストモールドキュア工程においてオーブンなどで加熱を行って第２の封止樹脂２６を硬化させる。なお、第２樹脂２６をカバーガラス６の熱膨張性に近い樹脂と記載したが、この第２樹脂２６としては熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が適しており、例えば粘度が常温で４５０Ｐａｓ、ヤング率が２５０００Ｍｐａｓ、熱膨張率が１２ｐｐｍ／℃程度の特性を有するものが真空スクリーン印刷の施工に適している。
【００６０】
この第２樹脂２６を用いた封止工程後、マーキング工程において、封止用樹脂７の上にレーザマーカーでメーカー名や製品名、製造番号、ロット番号等が印字される。
【００６１】
次の工程は、集合配線板４７と封止用樹脂７とがセンサーパッケージ４ごとに個片化される個片化工程である、シンギュレーション工程が実施される。まず、図８（Ｅ）に示すように、ダイシングテープ９５の上に、集合配線板４７の上面（カバーガラス６が露呈されている面）を貼着する。次いで、同図（Ｆ）に示すように、ダイサーを使用して、裏面側から封止用樹脂７と集合配線板４７とをセンサーパッケージ４ごとにダイシングする。これにより、多数の固体撮像装置２が一括して形成される。
【００６２】
次の収納工程では、収納装置により各固体撮像装置２がダイシングテープ９５から剥離されてトレイに収納され、またはキャリアテープに貼着されて出荷可能な状態となる。なお、多数の固体撮像装置２をダイシングテープ９５上に固着した状態で出荷してもよい。
【００６３】
本実施形態では、第１樹脂と第２樹脂との接合面については詳細を記載していないが、第１樹脂と第２樹脂との接合面を凹凸のある接合面としても良い。この場合、トランスファーモールド装置５４を構成する上側モールドダイ５８のキャビティー５８ａに凹凸面を設ける。これによれば、第１樹脂２５と、第２樹脂２６との接合面積を増やすことができるので、第１樹脂２５と第２樹脂２６との接着強度を高めることができる。
【００６４】
本実施形態では、第１樹脂と第２樹脂との２層から構成しているが、これに限定する必要はなく、例えば図１７に示すように、第１樹脂２５と第２樹脂２６との間に接着剤９６の層を設けることも可能である。なお、以下では、本実施形態と同一となる箇所については、本実施形態と同一の符号を付して説明する。なお、接着剤９６としては、例えば熱硬化型のエポキシ樹脂で第１樹脂と第２樹脂の熱膨張差を充分に考慮した上で、できる限り低ヤング率（例：数Ｋｐａｓ）の特性を有するものがよい。この場合、例えば第１樹脂２５による封止工程を行った後、接着剤９６を塗布する。そして、接着剤９６を硬化させた後、第２樹脂２６を用いた封止工程（印刷工程）を行う。これによれば、第１樹脂２５と第２樹脂２６との熱膨張率の差が大きい場合であっても、第１樹脂２５と第２樹脂２６と接着強度が増すため、耐湿性を確保することができる。
【００６５】
本実施形態では、スペーサーをカバーガラスに接着した形態のセンサーパッケージの例を取り上げたが、これに限定する必要はなく、図１８に示すように、カバーガラス６とスペーサー２２とを接着しない形態であってもよい。なお、本実施形態と同一となる箇所については、本実施形態と同一の符号を付して説明する。この場合、スペーサー２２をイメージングチップ４の上面に貼り付けた後、スペーサー２２の上面にマスク処理を施し、第１樹脂２５を用いた封止工程を行う。その後、所定の大きさに切断されたカバーガラス６をスペーサー２２に押し当てた状態で、第２樹脂２６による封止を行う。これによれば、第１樹脂２５及び第２樹脂２６によってカバーガラス６がイメージングチップ４に接着されることになるので、ガラス６とスペーサー２２との接着工程を行わずに済むことになる。
【００６６】
また、本実施形態ではスペーサーを用いることで、イメージセンサとカバーガラスとの間の空隙を確保した実施形態としているが、これに限定する必要はなく、図１９に示すように、第１樹脂２５によって、イメージセンサ２０とカバーガラス６との空隙を確保することも可能である。なお、本実施形態と同一となる箇所については、本実施形態と同一の符号を付して説明する。この場合、上述した封止工程において、イメージセンサ２０をマスク処理した状態で第１樹脂２５による封止を行う。この第１樹脂を用いた封止工程の後、イメージセンサ２０を保護するマスクを取り外す。この状態で、カバーガラス６をイメージセンサ２０の上面に、且つカバーガラス６の下面であって、その周縁部が第１樹脂２５の上面に当接された状態となるように載置する。そして、カバーガラス６をイメージセンサ２０に向けて押圧した状態で、第２樹脂２６を用いた封止を行う。これにより、スペーサーを用いなくても、イメージセンサとカバーガラスとの空隙を確保することができる。また、スペーサーを用いた場合にはスペーサーの上面をカバーガラスに接着する際に用いる接着剤、及びスペーサーの下面をイメージングチップの上面に接着する際に用いる接着剤を用いる必要があるが、このような構成とすることで、固体撮像装置の厚みを薄くすることができる。また、固体撮像装置の製造工程、或いは固体撮像装置の部品点数を減らすことができるので、固体撮像装置の製造コストを抑えることができる。なお、この場合、第１樹脂２５に遮光性を有する樹脂や、透光性を有する樹脂に例えば黒色の顔料等を混ぜることにより遮光性能を持たせた樹脂などを用いることで、イメージングチップの上面を反射した光や、迷光の影響を抑制することができる。
【００６７】
本実施形態では、イメージングチップの上面に配置されるカバーガラスをスペーサーに接着することで、イメージセンサの気密封止性を向上させているが、これに限定する必要はなく、図２０に示すように、第１樹脂２５によって、イメージセンサ２０自体を封止することも可能である。なお、本実施形態と同一となる箇所については、本実施形態と同一の符号を付して説明する。この場合、上述した封止工程において、第１樹脂２５によって配線板３の上面を所定の厚さで封止することで、ボンディングワイヤ５、入出力パッド２１、内部導体パッド１２の他に、イメージセンサ２０を封止する。その後、所定の大きさに切断されたカバーガラス６をイメージセンサ２０の上方に位置するように位置決めした後、第１樹脂２５に向けて押圧した状態を保持しながら、第２樹脂２６を用いた封止を行う。なお、この場合、第１の封止樹脂２５を、例えば透光性を有する樹脂材料から構成する必要がある。これによれば、カバーガラス６の接合面積が大きくなるので、カバーガラス６と封止用樹脂７との剥離を防止することができる。また、仮にカバーガラス６と第２樹脂２６とが剥離した場合であっても、第１樹脂２５によってイメージセンサ２０が封止されていることから、耐湿性を低下させることがない。
【００６８】
また、上記各実施形態は、集合配線板としてプリント基板を用いたが、テープ基板やリードフレームを用いてもよい。リードフレームは、周知のように、チップが固着されるダイパッドや、チップの入出力パッドとワイヤボンドされるインナーリード、外部電極となるアウターリード等を備えた金属製の枠であり、複数個のダイパッドのそれぞれにセンサーパッケージをダイボンドしてワイヤボンドを行い、樹脂封止後に個片化することで、固体撮像装置を得ることができる。
【００６９】
なお、上記各実施形態は、ＣＣＤタイプの固体撮像装置を例に説明したが、ＣＭＯＳタイプ等の他の固体撮像装置の製造にも利用することができる。また、ＦＬＧＡ，ＦＢＧＡ等の各種パッケージ形態を用いたが、その他のパッケージ形態の固体撮像装置の製造にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明を用いて製造された固体撮像装置の外観形状を示す斜視図である。
【図２】固体撮像装置の断面図である。
【図３】固体撮像装置の製造工程の流れを示すフローチャートである。
【図４】センサーパッケージの製造工程の流れを示すフローチャートである。
【図５】センサーパッケージのスペーサー形成工程を示す説明図である。
【図６】センサーパッケージの基板接合及びダイシング工程を示す説明図である。
【図７】ガラス基板とシリコンウエハとの外観形状を示す斜視図である。
【図８】固体撮像装置の製造工程の流れを示す説明図である。
【図９】集合配線板の外観形状を示す斜視図である、
【図１０】トランスファーモールド装置の動作を説明する断面図である。
【図１１】下側モールドダイの平面図である。
【図１２】真空スクリーン印刷装置の構成を示す概略図である。
【図１３】ステージの平面図である。
【図１４】集合配線板へのマスクの取付状態を示す斜視図である。
【図１５】印刷工程の流れを示すフローチャートである。
【図１６】真空スクリーン印刷の手順を示す説明図である。
【図１７】第１樹脂と第２樹脂とを接着剤によって接合した固体撮像装置の一例を示す断面図である。
【図１８】第２樹脂によってカバーガラスを接合した固体撮像装置の一例を示す断面図である。
【図１９】第１樹脂によって、イメージセンサとカバーガラスとの空隙を確保した固体撮像装置の一例を示す断面図である。
【図２０】第１樹脂によってイメージセンサを封止した固体撮像装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
２  固体撮像装置
３  配線板
４  センサーパッケージ
５  ボンディングワイヤ
６  カバーガラス
７  封止用樹脂
８  外部導体パッド
１２  内部導体パッド
１９  イメージングチップ
２０  イメージセンサ
２１  入出力パッド
２２  スペーサー
２５  第１樹脂
２６  第２樹脂
４７  集合配線板
５４  トランスファーモールド装置
５６  下側モールドダイ
５８  上側モールドダイ
７０  真空スクリーン印刷装置
９０  マスク
【図１】
2007311416.tif 000003
【図２】
2007311416.tif 000004
【図３】
2007311416.tif 000005
【図４】
2007311416.tif 000006
【図５】
2007311416.tif 000007
【図６】
2007311416.tif 000008
【図７】
2007311416.tif 000009
【図８】
2007311416.tif 000010
【図９】
2007311416.tif 000011
【図１０】
2007311416.tif 000012
【図１１】
2007311416.tif 000013
【図１２】
2007311416.tif 000014
【図１３】
2007311416.tif 000015
【図１４】
2007311416.tif 000016
【図１５】
2007311416.tif 000017
【図１６】
2007311416.tif 000018
【図１７】
2007311416.tif 000019
【図１８】
2007311416.tif 000020
【図１９】
2007311416.tif 000021
【図２０】
2007311416.tif 000022