JP2008091619A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子チップの搭載精度のばらつきをなくし、固体撮像素子面のあおり及び位置を精度良く調整して搭載するようにすることを目的とする。
【解決手段】固体撮像素子チップ２と、固体撮像素子チップ２を収納する凹部を有するパッケージ５と、固体撮像素子チップ２を気密封止するためにパッケージ５に接着される透明基板３と、を備える固体撮像装置において、凹部の底辺には複数の突起が形成され、固体撮像素子チップ２とパッケージ５とは複数の突起を介して接着されており、複数の突起と固体撮像素子チップ２とが接着される頂点を結んだ面は、透明基板３と平行である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子を備えた固体撮像装置及びその製造方法に関する。

近年、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子を備えた固体撮像装置が多用されている。固体撮像装置の主な使用製品としてデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラが挙げられる。

固体撮像装置の従来技術としては、特許文献１に開示される技術があげられる。

特許文献１では、パッケージ部材の封止面に凹形状のキャビティ部を有し、このキャビティ部内に固体撮像素子チップを搭載し、研磨によって平坦化した封止面にガラスキャップを有機接着剤により接着して気密封止している。
特開昭６３−３１３８５７号公報

しかしながら、固体撮像素子チップの下部にＡ／Ｄコンバータ、タイミングジェネレータ等の回路を搭載した半導体素子チップを配置したチップスタック型固体撮像装置の場合、以下のような困難があった。

固体撮像素子チップ下部の半導体素子チップの搭載精度のばらつきにより、固体撮像素子面のあおり及び位置を精度良く調整して搭載することが難しかった。

特に、固体撮像素子チップの下部に複数の半導体素子チップが積層配置された場合、この問題は顕著となっていた。

そこで、本発明は、固体撮像素子チップ下部の半導体素子の搭載精度のばらつきをなくし、固体撮像素子面のあおり及び位置を精度良く調整して搭載するようにすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置において、前記凹部の底辺には複数の突起が形成され、前記固体撮像素子チップとパッケージとは前記複数の突起を介して接着されており、前記複数の突起と前記固体撮像素子チップとが接着される頂点を結んだ面は、前記透明基板と平行であることを特徴とする。

また、本発明は、固体撮像素子チップと、当該固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップと、該固体撮像素子チップ及び半導体チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップ及び前記半導体チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置において、前記半導体チップは前記凹部の底辺に配置され、前記半導体チップには複数の突起が形成され、前記固体撮像素子チップと半導体チップとは前記複数の突起を介して接着されており、前記複数の突起と前記固体撮像素子チップとが接着される頂点を結んだ面は、前記透明基板と平行であることを特徴とする。

また、本発明は、半導体チップと、該半導体チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記半導体チップを封止するために前記パッケージに接着される蓋材と、を備える半導体装置において、前記凹部の底辺には複数の突起が形成され、前記半導体子チップとパッケージとは前記複数の突起を介して接着されており、前記複数の突起と前記半導体チップとが接着される頂点を結んだ面は、前記透明基板と平行であることを特徴とする。

また本発明は、固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置の製造方法において、前記凹部に突起となる樹脂を塗布する工程と、前記塗布された樹脂を変形可能な状態に硬化させる工程と、前記硬化させた樹脂を成型する工程と、前記成型した樹脂を成型不可能なように硬化させる工程と、前記固体撮像素子チップを前記硬化させた樹脂の上に搭載する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップと、前記固体撮像素子チップ及び前記半導体チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップ及び前記半導体チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置の製造方法において、前記半導体チップを前記凹部の底辺に配置する工程と、前記半導体チップに突起となる樹脂を塗布する工程と、前記塗布された樹脂を変形可能な状態に硬化させる工程と、前記硬化させた樹脂を成型する工程と、前記成型した樹脂を成型不可能なように硬化させる工程と、前記固体撮像素子チップを前記硬化させた樹脂の上に搭載する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、外形精度の優れたパッケージを用いなくてもパッケージの基準面に対して、固体撮像素子面のあおり及び位置を適切に合わせた状態で固体撮像素子を搭載することができる。

また、チップスタック型固体撮像装置においても、パッケージの基準面に対して固体撮像素子面のあおり及び位置を適切に合わせた状態で固体撮像素子を搭載することができる。

これにより、固体撮像装置を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラでは、容易に高画質の性能を得ることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態としての固体撮像装置の断面図である。

本実施の形態の固体撮像装置は、固体撮像素子チップ２と、固体撮像素子チップ２を収納する凹部を有するＬＣＣ１と、固体撮像素子チップ２を気密封止するためにＬＣＣ１に接着される透明基板３とを備える。また、ＬＣＣ１の凹部底面には、樹脂により形成された３つの点状突起６を備える。

ＬＣＣ１は、例えば、アルミナなどのセラミックから成る。

透明基板３は、例えば、ガラス、アクリル樹脂などから成る。

点状突起６は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれかから成る。

点状突起６の数は、３つが望ましいが、それ以上でも構わない。

また、ＬＣＣ１の裏面には、３箇所の凸部７を備える。

ＬＣＣ１の裏面を固体撮像素子チップ２のあおり及び高さの基準面とする場合、ＬＣＣ１に反り、歪みが発生していても、３箇所の凸部７によってただ一つの基準面が得られる。

そして、点状突起６は、３箇所の凸部７で決まる基準面に対して、平行かつ一定の高さになるように成型されている。

点状突起６に固体撮像素子チップ２を搭載することで、ＬＣＣ１の外形精度に係らず、固体撮像素子面のあおり及び位置をＬＣＣ１の基準面に対し適切に合わせることができる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態としての固体撮像装置の断面図である。

本実施の形態の固体撮像装置は、固体撮像素子チップ２と、固体撮像素子チップ２を収納する凹部を有するＣ−ＤＩＰ５と、固体撮像素子チップ２を気密封止するためにＣ−ＤＩＰ５に接着される透明基板３とを備える。

さらに、Ｃ−ＤＩＰ５の凹部底面には、樹脂により形成された３つの点状突起６を備える。

点状突起６は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれかから成る。

点状突起６の数は、３つが望ましいが、それ以上でも構わない。

そして、点状突起６は、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面、つまり透明基板３の接着面に対して、平行かつ一定の高さになるように成型されており、点状突起６上に固体撮像素子チップ２を搭載する。

このようにすることで、Ｃ−ＤＩＰ５の外形精度に係らず、固体撮像素子面のあおり及び位置をＣ−ＤＩＰ５の最上面に対し適切に合わせることができる。

［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態としての固体撮像装置の断面図である。

本実施の形態の固体撮像装置は、固体撮像素子チップ２と、固体撮像素子チップ２を収納する凹部を有するＣ−ＤＩＰ５と、固体撮像素子チップ２を気密封止するためにＣ−ＤＩＰ５に接着される透明基板３とを備える。

さらに、Ｃ−ＤＩＰ５の凹部底面には、樹脂により形成された３つの点状突起６を備える。

透明基板３は、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面に設けられた段差部に接着固定され、透明基板３の上面がＣ−ＤＩＰ５の最上面より上部に出ない構造になっている。

点状突起６は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれかから成る。

点状突起６の数は３つが望ましいが、それ以上でも構わない。

そして、点状突起６は、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面に対して、平行かつ一定の高さになるように成型されている。

点状突起６上に固体撮像素子チップ２を搭載することで、Ｃ−ＤＩＰ５の外形精度に係らず、固体撮像素子面のあおり及び位置をＣ−ＤＩＰ５の最上面に対し適切に合わせることができる。

さらにＣ−ＤＩＰ５の最上面がプリズム１０に直接接着されるため、プリズム１０の光軸に対しても、固体撮像素子面のあおり及び位置が適切に合うことになる。

［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の断面図である。

本実施の形態の固体撮像装置は、固体撮像素子チップ２及び半導体素子チップ１１と、固体撮像素子チップ２及び半導体素子チップ１１を収納する凹部を有するＬＣＣ１とを備える。また、固体撮像素子チップ２及び半導体素子チップ１１を気密封止するためにＬＣＣ１に接着される透明基板３を備える。

ＬＣＣ１の裏面には、３箇所の凸部７を備える。

半導体素子チップ１１は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ、タイミングジェネレータ等の回路を含む。

半導体素子チップ１１は、ＬＣＣ１の凹部に搭載されており、半導体素子チップ１１の上面に、樹脂により形成された３つの点状突起６を備える。

点状突起６は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれかから成る。

点状突起６の数は、３つが望ましいが、それ以上でも構わない。

また、点状突起６は、３箇所の凸部７で決まる基準面に対して、平行かつ一定の高さになるように成型されている。

そして、固体撮像素子チップ２は点状突起６上に搭載されており、ＬＣＣ１の外形精度に係らず、固体撮像素子面のあおり及び位置をＬＣＣ１の基準面に対し適切に合わせることができる。

［第５の実施形態］
図５は、本発明の第５の実施形態としての固体撮像装置の構成を示す図である。図５（ａ）は、上面から見た平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した断面図である。

図５において、１０１はリード端子、１０２はパッケージ、１０３は半導体素子、１０４はダイアタッチ接着層、１０５はワイヤー、１０６は封止接着層、１０７は蓋材、１０８は突起部である。

また、１０２ａはパッケージ凹部、１０２ｂはウィンドフレーム面である。

本実施の形態では、外部接続用のリード端子１０１がパッケージ１０２に埋め込み配線されている。

パッケージ１０２は、セラミックスや樹脂の成型体で形成され、半導体素子１０３を搭載するために凹形状１０２ａとなっている。

半導体素子１０３は、パッケージ凹部１０２ａに、例えば、銀やエポキシなどのダイアタッチペーストを用い、ダイアタッチ接着層１０４を介して固着されている。

さらに、半導体素子１０３の電極は金やアルミニウムなどのワイヤー１０５によってリード端子１０１に電気的接続がなされている。

半導体素子１０３を搭載したパッケージ１０２はウインドフレーム面１０２ｂにて紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などを用いた封止接着層１０６を介し透光性の蓋材１０７にて気密封止するようになっている。

特に、本実施形態ではウインドフレーム面１０２ｂに高さの均一な３箇所の突起部１０８を設けてある。

これにより蓋材１０７が突起部１０８の３点で支持され、ウインドフレーム面１０２ｂとの距離が封止面のどこをとっても一定となっており、蓋材１０７が傾きなく封止されている。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。

［第６の実施形態］
図６は、本発明の第６の実施形態による固体撮像装置を示す図である。図６（ａ）は、上面から見た平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した断面図である。

第５の実施形態と同じ部材には同じ符号が付してある。

本実施の形態では、突起部１０８をウインドフレーム面１０２ｂの各コーナーに設けている。

本実施の形態によれば、突起部を形成してもパッケージ１０２の外形を大きくすることなく一定のシール幅を確保することが可能となった。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。

（製造方法）
［第１の実施形態］
次に、本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製造方法の第１の実施形態について説明する。

まず、第一の工程として、Ｃ−ＤＩＰ５の凹部底面に樹脂を点状に３箇所塗布する。

樹脂は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いる。

第二の工程として、点状に塗布された樹脂を表面の粘着性が低下し、かつ塑性変形可能な状態に硬化させる。

硬化の方法は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂の場合は、紫外線を照射し、熱硬化性樹脂の場合は加熱により行なう。

第三の工程として、図７に示すように、成型治具１２により塑性変形可能な状態に硬化させられた樹脂を成型する。

成型治具１２は、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面への突き当て面と突き当て面に平行かつ一定の高さの加圧面を備える。

第四の工程として、樹脂を完全に硬化させ、点状突起６を得る。

第五の工程として、固体撮像素子チップを点状突起６上に搭載する。

第六の工程として、固体撮像素子チップとＣ−ＤＩＰ５を金ワイヤにて電気的に接続する。

最終工程として、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面の段差部に透明基板を接着固定する。

なお、本実施形態は、第一の工程の前に、固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップを前記凹部の底辺に配置する工程を有し、その後に前記半導体チップ上に樹脂を点状に３箇所塗布することも考えられる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製造方法の第２の実施形態について説明する。

まず、第一の工程として、Ｃ−ＤＩＰ５の凹部底面に樹脂を点状に３箇所塗布する。

樹脂は、熱可塑性樹脂を用いる。

熱可塑性樹脂は、可塑性が発現する温度が、後の工程でおこなう加熱処理温度よりも高いものを選択する。

第二の工程として、図７に示す成型治具１２により、樹脂を加熱しながら成型し、点状突起６を得る。

成型治具１２は、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面への突き当て面と突き当て面に平行かつ一定の高さの加圧面を備える。

第三の工程として、固体撮像素子チップを点状突起６上に搭載する。

第四の工程として、固体撮像素子チップとＣ−ＤＩＰ５を金ワイヤにて電気的に接続する。

最終工程として、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面の段差部に透明基板を接着固定する。
なお本実施形態は、第一の工程の前に、固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップを前記凹部の底辺に配置する工程を有し、その後に前記半導体チップ上に樹脂を点状に３箇所塗布することも考えられる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製造方法の第３の実施形態について説明する。

まず、第一の工程として、Ｃ−ＤＩＰ５の凹部底面に樹脂を点状に３箇所塗布する。

樹脂は、紫外線硬化性樹脂又は紫外線・熱併用硬化性樹脂を用いる。

第二の工程として、図７に示す成型治具１２により成型し、その状態で紫外線を照射し、樹脂を硬化させ、点状突起６を得る。

成型治具１２は、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面への突き当て面と突き当て面に平行かつ一定の高さの加圧面を備え、紫外線透過性材料からなる。

第三の工程として、固体撮像素子チップを点状突起６上に搭載する。第四の工程として、固体撮像素子チップとＣ−ＤＩＰ５を金ワイヤにて電気的に接続する。

最終工程として、Ｃ−ＤＩＰ５の最上面の段差部に透明基板を接着固定する。

なお、本実施形態は、第一の工程の前に、固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップを前記凹部の底辺に配置する工程を有し、その後に前記半導体チップ上に樹脂を点状に３箇所塗布することも考えられる。

本発明は、デジタルカメラ、デジタルスチルカメラなどの固体撮像装置に利用可能である。

本発明の第１の実施形態としての固体撮像装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態としての固体撮像装置の断面図である。 本発明の第３の実施形態としての固体撮像装置の断面図である。 本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の断面図である。 本発明の第５の実施形態による固体撮像装置の平面図である。 本発明の第６の実施形態による固体撮像装置の平面図である。 本発明の一実施形態としての固体撮像装置の製造工程を説明するための断面図である。

符号の説明

１ Leadless Chip Carrierタイプのパッケージ（ＬＣＣ）
２ 固体撮像素子チップ
３ 透明基板
４ カメラ固定用金属板
５ Ceramic-Dual In-line Packageタイプのパッケージ（Ｃ−ＤＩＰ）
６ 点状突起
７ パッケージ裏面の凹部
８ 接着剤
９ 接着剤
１０ プリズム
１１ 半導体素子チップ
１２ 成型治具

Claims (14)

1. 固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置において、
   前記凹部の底辺には複数の突起が形成され、
   前記固体撮像素子チップとパッケージとは前記複数の突起を介して接着されており、
   前記複数の突起と前記固体撮像素子チップとが接着される頂点を結んだ面は、前記透明基板と平行であることを特徴とする固体撮像装置。
2. 固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップと、当該固体撮像素子チップ及び半導体チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップ及び前記半導体チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置において、
   前記半導体チップは前記凹部の底辺に配置され、
   前記半導体チップには複数の突起が形成され、
   前記固体撮像素子チップと半導体チップとは前記複数の突起を介して接着されており、
   前記複数の突起と前記固体撮像素子チップとが接着される頂点を結んだ面は、前記透明基板と平行であることを特徴とする固体撮像装置。
3. 半導体チップと、該半導体チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記半導体チップを封止するために前記パッケージに接着される蓋材と、を備える半導体装置において、
   前記凹部の底辺には複数の突起が形成され、
   前記半導体子チップとパッケージとは前記複数の突起を介して接着されており、
   前記複数の突起と前記半導体チップとが接着される頂点を結んだ面は、前記透明基板と平行であることを特徴とする半導体装置。
4. 前記突起は３つであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
5. 前記突起が紫外線硬化性樹脂又は紫外線・熱併用硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
6. 前記突起が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
7. 前記突起が熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
8. 前記パッケージの裏面には、少なくとも３つの凸部が設けられることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
9. 前記パッケージは、セラミックからなることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の固体撮像装置。
10. 前記蓋材は四角形であり、前記突起部は四隅に設けられることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
11. 固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置の製造方法において、
    前記凹部に突起となる樹脂を塗布する工程と、
    前記塗布された樹脂を変形可能な状態に硬化させる工程と、
    前記硬化させた樹脂を成型する工程と、
    前記成型した樹脂を成型不可能なように硬化させる工程と、
    前記固体撮像素子チップを前記硬化させた樹脂の上に搭載する工程と、を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
12. 固体撮像素子チップと、該固体撮像素子チップから出力される信号を処理する回路が含まれる半導体チップと、前記固体撮像素子チップ及び前記半導体チップを収納する凹部を有するパッケージと、前記固体撮像素子チップ及び前記半導体チップを封止するために前記パッケージに接着される透明基板と、を備える固体撮像装置の製造方法において、
    前記半導体チップを前記凹部の底辺に配置する工程と、
    前記半導体チップに突起となる樹脂を塗布する工程と、
    前記塗布された樹脂を変形可能な状態に硬化させる工程と、
    前記硬化させた樹脂を成型する工程と、
    前記成型した樹脂を成型不可能なように硬化させる工程と、
    前記固体撮像素子チップを前記硬化させた樹脂の上に搭載する工程と、を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
13. 前記樹脂は、紫外線硬化性樹脂、紫外線・熱併用硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１１又は１２記載の固体撮像装置の製造方法。
14. 前記樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の固体撮像装置の製造方法。