JPS63260059A

JPS63260059A - 密着型イメ−ジセンサのモジユ−ル構造

Info

Publication number: JPS63260059A
Application number: JP62093774A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Sato; 佐藤　光正
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1988-10-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、密着型イメージセンサのモジュール構成に関
する。

［従来の技術］従来、リニアイメージセンサ、ラインセンサと言われる
イメージセンサ素子の構成は、ガラス（例えば、石英ガ
ラス、ホウケイ酸ガラス）のベース基板に、それも片面
のみに受光素子等が形成されている。

この受光素子に光が入り、イメージセンサとして作動す
るのであるが、光の入り方としては、ひとつに、ガラス
を通して入る方法と、もうひとつには、ガラスを通さな
い方法が考えられ、実施されている。

ガラスを通さないで、受光素子に光が入る方法はトップ
方式と呼ばれ、その断面構造を第２図に示す、又、ガラ
スを通して、受光素子に光が入る方法はボトム方式と呼
ばれ、その断面構造を７７５３図に示す。

これらの従来技術について、さらに詳細に述べる。トッ
プ方式（第２図）の方法では、先ずプリント配線板ｌに
、電子部品２をハンダ３にて接合して、センサチップ４
を駆動、信号処理を行う回路ブロックＡを形成する。こ
の回路ブロックＡの上に、センサチップ４をダイアタッ
チ剤５にて、正確にプリント配線板１の所望の位置に接
着する。

このセンサチップのボンディングエリア６と、プリント
配線板１のボンディングエリア７をボンディングワイヤ
８にて、周知のボンダー等で、結線し、電気的接続を行
う。

接続を終ったあと、センサチップ４の表面の受光素子等
の素子９と、ボンディングワイヤ８を外部環境から守る
ためにモールド剤１０で被う、モールド剤ｌＯは当初液
状であるので、充てんするとき流れ出さない様モールド
枠１１を接着剤１２でプリント配線板１に貼っておく、
モールド剤ｌＯは、充てん後加熱、ＵＶ等の方法にて、
液状から固状へと変えていく、ただし、モールド剤ｌＯ
は、透明であることが必要である。

ボトム方式（第３図）の方法では、先ず、ガラス基板２
１、（これは、ガラス板の表面に電気配線がほどこされ
ている基板である。）にセンサチップ４を光学的ダイア
タッチ剤２２で接合する。

その後ボンディングワイヤ８にてガラス基板２１とボン
ダーで接合する。そしてモールド枠及びコネクタ枠を兼
ねる、ゴム材枠２３を接着剤１２で接合する。

モールド枠であるゴム材枠２３のモールド充てん溝にモ
ールド剤１０を充てんして硬化させ、コネクタ２４でセ
ンサチップ４を駆動、信号処理を行う回路ブロックＡを
、電気的に接合して、センサモジュールとして構成して
いる。

［発明が解決しようとする問題点〕しかし、従来構造のセンサモジュール構成では、いくつ
かの問題点がある。

トップ方式でいうと、ひとつには、光（ｈｕ）が第２図
に示す方向から入ってくるので、特にモールド剤１０の
表面形状、（センサチップの上面）がオプティカル的に
フラットでないと、受光素子９の表面にきれいな像を結
像しない、又、モールド剤ｌＯの光透過圧が低いため、
センサ９の感度が落ちる。又、表面、界面反射をも含め
ると、直接入る光量に比べると約８０％に落ちてしまう
。

又、実装スペースにおいても、モールド枠等貼り合せる
必要から大きなスペースを取ってしまう。

ボトム方式においては、ひとつには、コネクタの、問題
があり常にコネクタを圧接しておかなければ回路ブロッ
クＡとガラス基板２１との電気的接続がとれないため、
センサーユニットとして組みあげる場合、常に圧接構造
に配慮する必要がある。

又、光の入射においても、ガラス基板２１側から入るの
で、ガラス基板２１の表面、ガラス基板２１とダイアタ
ッチ剤２２の界面、センサチップ４とダイアタッチ剤の
界面の各々における界面。

表面反射による光の減衰、及び、センサチップ４、ダイ
アタッチ２２及びガラス基板の各々の光透過率による光
の減衰１等により、センサ９の光量不足による感度低下
がある。

これらの光量減衰があるため、センサーのスピードを落
してユーザーニーズに対応しなければならなかった。

さらに、実装スペースにおいても、ガラス基板モールド
枠１回路ブロックと王者を一体にしなければならないた
め、多くのスペースをとるほか。

センサ素子９の直上に回路基板が来るので、回路からの
ノイズ対策を充分とらなければならず多くの問題を残し
ている。

［問題点を解決するための手段］したがって従来の問題点を解決するために、密着型イメ
ージセンナのモジュール構造において、センサチップを
駆動及びセンサチップからの信号の処理を行う回路基板
の側面に、センサチップを接合して、センサチップを回
路基板に実装したことを特徴とする密着型イメージセン
サのモジュール構造。

［実箆例］第１図に本発明の密着波イメージセンサのモジュールの
構造の断面図を示す。

先ず、プリント配線板ｌ（本発明においては、ＦＲ−４
のガラエボ基板を使用）にセンサを駆動する又、センサ
からの信号を処理するための回路を形成する電子部品群
２をハンダ３等フ接合するこの回路ブロックＡのプリン
ト基板ｌの側面に。

センサチップ４を、接着剤３１で接合する、接合が終了
したら、周知のワイヤポレダとボンディングワイヤ８に
より、センサチップのボンディングパット６と、プリン
ト配線板１の配線のポンディングパット７とを、［熱的
に接合する。その後モールド剤１０を施して、センサモ
ジュールを構成する。

さらに詳細に図を用いて説明する。＄４図から第９図に
至るまでは、本発明（第１図）を完成させるまでの工程
である。

まず、第４図に示すごとく、ガラス繊維等を含んで剛性
をもたせ、及び、熱膨張率をできるだけ小さくした基材
に電気配線を施こして、プリント配線板１を形成する６
本発明においては、一般に言われているガラエボを用い
、ＦＲ−４及びＧ　−１０を使用した。しかし、このプ
リント配線板に使用するものは、ほかにも、形成する方
法は問わず、目的に合うものを得ることができる０例え
ばインジェクション基板、メタル基板、セラミック基板
等である０本発明においては、入手の手軽さや加工、コ
ストの面から、ガラエボを選んだ。

次に、ｊ！８５図に示すごとく、センサを駆動する及び
、センサを入れる信号、センサからの信号を処理する回
路を形成するための、能動部品、受動部品２を、ハンダ
３で接合する０本発明においてはハンダを用いたが、電
気的な接合ができれば、導電性の接着剤を用いる方法や
、導電性に方向性のある異方導電膜を用いる方法等もあ
る。

その後、第６図に示すごとく、粘着剤４２が塗布しであ
るフィルム４１を貼り合わせる。貼り合せる場合は、ゴ
ムローラを用いると、プリント基板ｌとの界面に気泡が
入らず、都合の良い貼り合せができる０本発明において
は、粘着剤４２に便利な、紫外線を照射すると、粘着力
が極端に低下するものを用い、センサモジュール形成後
、剥しやすくした。又、フィルム４１には、比較的耐熱
性の良い、ポリエステルフィルムを用いた。このフィル
ムは、ポリエステルフィルムに限定させることなく、加
工プロセスにおいて、耐熱性させ満足できるものであれ
ば、粘着剤４２との兼ね合いで何でも良く、ＰＥＴの他
にも、ｐｏ、ｐｖｃでも確認をして良好な結果を得てい
る。

次に第７図に示すごとく、センサチップ４を粘着剤４１
の上へ、プリント基板１の一辺を基準にして、貼る合せ
る、センサチップ４と、プリント基板１との間に、接着
剤３１を入れて固定する。

この接着剤には、弾性体がよく、ゴム状のものが良い、
又、センサチップ４とプリント基板ｌの熱膨張率が大き
く異なるので、熱ストレスを充分緩和できる様に、接着
剤３１の弾性率と伸び強さ及び接着厚みの関係を考慮す
る必要がある０例えば、弾性率が大きいと、プリント基
板１側の歪がセンサチップに大きく影響するので、接着
厚みを比較的大きくとる０本発明においては、低温でも
弾性を失なわない、シリコン系の樹脂を用いた。加熱付
加反応型のシリコン樹脂を本発明では用いストレスの緩
和、特に、低温−６０°Ｃ位までの熱反応緩和において
、大きな効果をあげた。

その後、周知のボレダーで、センサチップ４１のボンデ
ィングパット６とプリント配線板１側のボンディングパ
ット７と９とを、ワイヤ８で電気的接続を行なう０本発
明では、ポンディング条件及びセンサチップ実装に用い
ている材料（例えば。

粘着剤４２付のフィルム４１等）の耐熱性等の制約から
、アルミ線によるポンディングを行った。

アルミ線は、Ａｌ−３ｉ（１％）のφ３５を用いた。

次に第９図に示すごとく、モールド１０を施すこのモー
ルドには、第９図に示す、断面形状からも判る様に、チ
クソトロピック性の高い液状のモールド剤を使用する必
要がある、しかも応力緩和作用のあるものが必要で、低
温領域においても充分応力緩和するものでなければなら
ない０本発明においては、Ｓｌ系、エポキシ系、ウレタ
ン系等。

種々検討した結果、接着力は、比較的弱いが、特に温度
における広範囲に応力緩和できるＳｔ系モールド剤が良
いことが判った。この結果をもとに本発明におけるサン
プルには、信越化学（株）製のＫＪＲ−９０５０を使用
し、非常に良好な結果を得た。ただし、この９０５０は
、チクソトロピック性が高いのでモールド時に気泡を巻
き込んでもその気泡が外に出て来ないで、そのまま固化
してしまう、この状態では、長期の信頼性に大きな問題
点を残してしまう、特に湯中（６０°Ｃ−９０％Ｒ）１
８５℃−８５％ＲＨ等）における動作試験では、致命的
である。センサチップ４の能動面上に気泡が存在する場
合は、まさに致命的である。この問題を解決するため、
加熱等種々の実験の結果、真空下において、２〜３分説
泡することにより、良好な結果を得ることができた。

最後に、粘着剤４２の付いたフィルム４１を。

粘着剤４２とともに剥がすことにより、ｆｆ１１図に示
す本発明のものが完成する。

本発明においては、この粘着剤４２に紫外線を照射する
ことにより、粘着力を下げて、剥すしやすい様にできる
ものを適用した。具体的には、日東電工製のニレツブホ
ルダー（商品名）を用いた、中でもＵＥ−８が良く、良
好な結果を得た。その後ニレツブホルダーの改良タイプ
も検討し、さらに良好な結果を得た。このときの最適な
紫外線照射条件は約３００ｍＪ／ｃｎｉである。しかし
、２００　ｍ　Ｊ　／　Ｃｎ１以上あれば、良好な結果
が得られることが本発明における実験で判った。

［ｙＡ明の効果］本発明においては、トップ方式と比較すると、トップ方
式では、光（ｈｕ）が、ｔ５２図に示す方向から入って
来るので、特にモールド剤１０の表面形状（センサチッ
プの上面）がオプティルフラットでないと、受光素子９
の表面にきれいな像を結像しない、モールド剤１０の光
透過率が低いため、又モールド作業中に気泡、異物の混
入のため。

センサ９の感度が落ちてしまう、さらにモールド剤の表
面、界面反射等を含めると、直接入る光量に比べ約８０
％に落る。第１０図に、トップタイプに用いたモールド
剤の透過率示す、第１０図より、耐光性試験を行うと、
透過率が下ることが判る。又、センサの分光感度特性（
第１１図）より６００ｎｍの波長でのモールド剤の透過
率は約８７％（０，１ｍｍ厚）であり、厚さ等も考える
と。

入光量は、センサに到達する頃は、８０％程度に落ちて
しまうことが予想される。さらに、光がモールド剤に入
るとき、その空気層との界面にて、界面反射が１０５前
後（これは、モールド剤の屈折率に関係する数値である
。）あり、有効光量は、０．９ＸＯ，８＝０．７２　　
となり７割程度に落ちてしまうことになる。

これに比べ、本発明の方式においては、モールド剤等の
障害がなく、直接センサチップのガラス４を通しての入
光となるので、チップガラス４の透過率と、チップガラ
ス４と空気層の界面反射だけの関係で決まる。チップガ
ラス４の透過率は３００ｎｍ以上の波長領域では、その
透過率は９８％以上であり、チップがラス４の屈折率は
約１゜４７であるので界面反射は、約ｌＯ％である。従
って有効光量は、０．９８ｘＯ，９＝０．９　　で９割
弱ですむことになり光量的にトップ方式と比べ０．９７
０．７２＝１．２５倍、となり２５％も有利となる。

その他にもトップ方式は、モールド剤の表面がオプティ
カルフラットにしないといけない等の不利な点があり１
本発明の効果は、はかりしれないものがある。

ボトム方式と比較すると、ボトム方式においてはコネク
タの問題があり、常にコネクタ２４を圧接しておかなけ
れば回路ブロックＡと、ガラス基板２１との電気的接続
がとれないため、センサユニットとして組み上げる場合
、常に圧接構造に配慮する必要があった。

これに対して、本発明においては、センサチップ４と、
回路基板１を直接周知のワイヤボンドで結線しているの
で、圧接構造を常に配慮してユニット設計を行なう必要
もなく、設計メリットが大きい、又、ボンディング点と
コネクタ部の接点２ケ所を持っているボトム方式に比べ
、ボンディング点のみの本発明は信頼性もはるかに優れ
ている。

光の入射においては、ボトム方式では、ガラス基板２１
側から入るのでガラス基板の表面、ガラス基板２１の透
過率、ガラス基板２１とダイアタッチ２２との界面、ダ
イアタッチ２２の透過率、ダイアタッチ２２とセンサチ
ップガラス４の界面、センサチップガラス４の透過率に
より光の減衰がある。この減衰量は、０．９（ガラス基
板２１の界面反射）ｘｏ、９９　（ガラス基板２１の透
過率）ｘｏ、９Ｂ　（ガラス基板２１とダイアタッチ２
２の界面反射）Ｘｏ、８５　（ダイアタッチ２２の透過
率（耐光後の値））ｘｏ、９８　（ダイアタッチ２２と
センサチップガラスとの界面反射）ｘｏ。

９９（センサチップガラスの透過率）＝０．７２であり
、本発明の構造の０．９（センサチップガラスの界面反
射と透過率の０．９ＸＯ，９９＝０゜８９である。）と
比べると大きな差がある。ボトム方式に比べると１本発
明は、０．９７０．７２＝１．２５となり２５％も光量
で有利となる。

さらに入射光路において、本発明は有機材を通していな
いので、透過率の経時変化がきわめて少ないので、安定
したセンサ特性を維持することがでさる。ｐ！Ｓ１０図
に、謝光試験を行ったものの試験前後の０．１ｍｍ厚の
有機材の透過率の特性を示しである。この樹脂を本発明
のモールド剤、ダイアタッチ剤として適用した。

そのほかにも、ガラス基板を使用していないため、軽量
化、省スペース等、その効果ははかりしれないものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における密着型イメージセンサモジュ
ールの断面の概略を示す図。第２図は、トップ方式における密着型イメージセンサモ
ジュールの断面の概略を示す図。第３図は、ボトム方式における密着をイメージセンサモ
ジュールの断面の概略を示す図。第４〜９図は１本発明における密着型イメージセンサモ
ジュール作製する手順を示す図。第１Ｏ図は、本発明に使用したモールド剤１０及びダイ
アタッチ２２の代表的光透過率の波長特性を示す図。第１１図は１本発明に使用したセンサの相対分光感度特
性を示す図。ｌ・・プリント基板２・・・電子部品３・・・ハンダ４・・・センサチップ（センサチップガラス）５・ダイ
アタッチ剤６・・・ボンディングエリア（チップ側）（バット）７・９．ボンディングエリア（プリント基板側）（バッ
ト）８１１．ボンディングワイヤ９・・、受光素子等の素子１０　、モールド剤１１・・・モールド枠１２、、、接着剤２１、、、ガラス基板２２・・・光学的ダイアタッチ剤２３、、、ゴム材枠２４・１．コネクタＡ　・・・回路ブロック３１、・、接着材４１、、、フィルム４２、、、粘着剤以　　　上ｖ第１図第Ｚ図第≠図第ξ図４１第２図第１θ図戚　　−＆　　（ｎｍ）分り爲Ａ碕・ＩＬ第１／図

Claims

【特許請求の範囲】

　密着型イメージセンサのモジュール構造において、セ
ンサチップを駆動及び、センサチップからの信号の処理
を行う回路基板の側面に、センサチップを接合して、セ
ンサチップを回路基板に実装したことを特徴とする密着
型イメージセンサのモジュール構造。