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JP5635661B1 - イメージセンサの２段階封止方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】イメージセンサパッケージの品質及び生産量を向上し、製造コストを低減させる封止方法を提供する。【解決手段】イメージセンサの２段階封止方法は、基板を準備するステップＳ１０と、基板にセンサチップを固定するステップＳ２０と、センサチップに透明板体を固定するステップＳ３０と、基板とセンサチップとを電気的に接続するステップＳ４０と、第１の封止樹脂層を形成するステップＳ５０と、第２の封止樹脂層を形成するステップＳ６０と、を含む。イメージセンサの封止工程中、封止樹脂層を形成する際、過大な圧力が発生して、イメージセンサチップ又はリードが変位したり、損壊したり、封止樹脂が溢れ、透明板体によって保護されているセンサチップが汚れたりし、イメージセンサパッケージの歩留まりが影響を受けたり、イメージセンサの検出感度が低下したりするのが防止される。【選択図】図１

Description

本発明は、イメージセンサの封止方法に関し、特に、イメージセンサの２段階封止方法に関する。
従来技術中、イメージセンサチップと、イメージセンサチップと基板とを接続するリードと、を保護するために、イメージセンサチップ及びリード上には、モールディングによって１層の封止樹脂体（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）が設置される。
しかし、従来の封止樹脂体の設置方法の場合、モールディング中、封止樹脂体によって過大な圧力が発生するため、イメージセンサチップ又はリードが変位したり、断裂したり、封止樹脂が溢れ、透明板体によって保護されているセンサチップが汚れたりし、イメージセンサチップの正常な機能が影響を受ける。また、イメージセンサチップ中の検出領域が汚れることにより、イメージセンサチップパッケージの歩留まりが大幅に低下する。
そこで、封止樹脂体をモールディングする際の圧力を低下させることができるイメージセンサの封止方法が求められていた。
従来のイメージセンサの封止方法としては、パッケージ本体の凹部にイメージセンサチップを収納し、接着剤を用いて凹部をガラス蓋で塞ぐようにした固体撮像装置の封止方法が開示されている(例えば特許文献１参照)。
特開２００８−０３４４６８号公報
本発明の目的は、イメージセンサを封止する工程中、封止樹脂層を形成する際、過大な圧力が発生するのを防止することにより、センサチップ又は電気的な接続に用いられるリードが変位したり、損壊したりし、イメージセンサパッケージの歩留まり又はイメージセンサの検出感度が影響を受けるのを防止することができるイメージセンサの２段階封止方法を提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明は、イメージセンサの２段階封止方法を提供するものである。本発明のイメージセンサの２段階封止方法は、基板を準備するステップと、基板にセンサチップを固定するステップと、センサチップに透明板体を固定するステップと、基板とセンサチップとを電気的に接続するステップと、第１の封止樹脂層を形成するステップと、第２の封止樹脂層を形成するステップと、を含む。
基板を準備するステップにおいて、基板は、第１表面と、第１表面と反対側の第２表面と、を有する。
基板にセンサチップを固定するステップにおいて、センサチップは、第１表面に固定し、センサチップは、検出領域を有する。
センサチップに透明板体を固定するステップにおいて、透明板体は、中間物を介してセンサチップに結合する。これにより、透明板体とセンサチップとの間には、密閉空間が形成される。中間物は、検出領域の外側を包囲すると共に、検出領域を密閉空間中に位置させる。
基板とセンサチップとを電気的に接続するステップにおいて、複数のリードを介して基板とセンサチップとを電気的に接続する。また、複数のリードは、中間物の外側に位置する。
第１の封止樹脂層を形成するステップにおいて、第１の封止樹脂体により、複数のリードと、中間物外側のセンサチップ上表面と、センサチップの位置以外の第１表面と、を被覆する。また、第１の封止樹脂体を硬化することによって第１の封止樹脂層を形成する。第１の封止樹脂層は、透明板体側面の一部まで被覆する。また、第１の封止樹脂層の上表面の高さは、透明板体の上表面の高さより低い。
第２の封止樹脂層を形成するステップにおいて、第２の封止樹脂体によって第１の封止樹脂層を被覆するほか、第２の封止樹脂体を硬化することによって第２の封止樹脂層を形成する。第２の封止樹脂層は、透明板体側面の残りの部分を被覆する。また、第２の封止樹脂層の上表面は、透明板体の上表面と同一の高さであり、共平面である。
本発明の実施により、以下（１）及び（２）に示す効果が実現される。
（１）封止樹脂体をモールディングする際の圧力がイメージセンサ及びリードに与える影響を低減することができる。
（２）イメージセンサパッケージの歩留まり、品質及び生産量を高め、製造コストを低減させることができる。
本発明のイメージセンサの２段階封止方法のステップを示す流れ図である。 本発明のイメージセンサの２段階封止方法における基板を示す断面図である。 本発明のイメージセンサの２段階封止方法における基板にイメージセンサチップを固定した状態を示す断面図である。 図３の構造に透明板体を固定した状態を示す断面図である。 図４の構造のイメージセンサチップと基板とを電気的に接続した状態を示す断面図である。 図５の構造に第１の封止樹脂層を形成した状態を示す断面図である。 図６の構造に第２の封止樹脂層を形成し、本発明のイメージセンサの２段階封止方法によって製造されたイメージセンサパッケージを示す断面図である。 本発明のイメージセンサの２段階封止方法によって製造されたもう１つのイメージセンサパッケージを示す断面図である。
本発明の明細書、特許請求の範囲及び図面に基づき、当業者が本発明の目的及び長所を容易に理解して実施できるように、本発明の目的、特徴及び効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
図１を参照する。図１に示すように、本実施形態によるイメージセンサの２段階封止方法Ｓ１００は、基板を準備するステップＳ１０と、基板にセンサチップを固定するステップＳ２０と、センサチップに透明板体を固定するステップＳ３０と、基板とセンサチップとを電気的に接続するステップＳ４０と、第１の封止樹脂層を形成するステップＳ５０と、第２の封止樹脂層を形成するステップＳ６０と、を含む。
図１、図２、図７及び図８に示すように、基板を準備するステップＳ１０において、基板１０は、第１表面１１及び第２表面１２を有する。第２表面１２は、第１表面１１の反対側に位置する。基板１０は、プラスチック基板又はセラミック基板である。また、基板１０は、第２表面１２に固定される複数の導電ピン１３を有する。図３において、複数の導電ピン１３は、イメージセンサチップ(以下、単にセンサチップ)２０又は基板１０上の回路と基板１０外部とを電気的に接続するために用いられる。
図１、図３、図７及び図８に示すように、基板１０にセンサチップ２０を固定するステップＳ２０において、センサチップ２０は、基板１０の第１表面１１に固定される。センサチップ２０は、検出領域２１を有する。検出領域２１は、センサチップ２０が検出を行う信号入力領域とされる。センサチップ２０は、ＣＭＯＳセンサチップ又はＣＭＯＳセンサチップが電子回路に結合して形成されるチップである。
図１、図４、図７及び図８に示すように、センサチップ２０に透明板体３０を固定するステップＳ３０において、中間物４０を介して透明板体３０とセンサチップ２０とを結合し、透明板体３０とセンサチップ２０との間に、密閉空間５０を形成する。中間物４０は、検出領域２１の外側を包囲すると共に、検出領域２１を密閉空間５０中に位置させる。
図４〜図８に示すように、透明板体３０は、透明ガラス、透明アクリル、透明プラスチックなどの材質から形成される。センサチップ２０が検出する信号は、透明板体３０を透過し、検出領域２１によって受信される。中間物４０の材質がガラス、プラスチック、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、アミド樹脂（Ａｍｉｄｅ Ｒｅｓｉｎ）から形成されたり、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）が金型成形されて形成されたりする場合、中間物４０の上下両端には、センサチップ２０と透明板体３０とが接着剤４１を介して密着される。
図８に示すように、中間物４０は、熱硬化接着剤（Ｈｅａｔ Ｃｕｒａｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）、紫外線硬化接着剤（ＵＶ Ｃｕｒａｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）、接着性を有するポリイミド又は接着性を有するアミド樹脂でもよい。中間物４０が硬化することにより、透明板体３０は、センサチップ２０に接着される。このため、中間物４０が熱硬化接着剤又は紫外線硬化接着剤の場合、接着剤４１を使用しなくても、中間物４０とセンサチップ２０と透明板体３０とを密着させることができる。
図４、図７及び図８に示すように、中間物４０、透明板体３０及びセンサチップ２０によって囲まれた密閉空間５０内において、透明板体３０とセンサチップ２０との間の垂直距離は、密閉空間５０の高さＨである。センサチップに透明板体３０を固定するステップＳ３０を行う際、中間物４０の寸法を選択することにより、センサチップ２０の検出機能に基づき、密閉空間の高さＨを決定することができる。
図４〜図７に示す密閉空間５０の高さＨは、１００μｍ〜５００μｍの間を選択することができる。
図１、図５、図７及び図８に示すように、基板１０とセンサチップ２０とを電気的に接続するステップＳ４０において、複数のリード６０の両端の端子６１を基板１０とセンサチップ２０とにそれぞれ接続することにより、基板１０とセンサチップ２０とを互いに電気的に接続する。また、複数のリード６０及び端子６１は、中間物４０の外側に位置する。即ち、複数のリード６０及び端子６１は、密閉空間５０の外に位置する。複数のリード６０は、金（Ａｕ）線、金及び銀の合金からなる電導線、或いは、金及び銅の合金からなる電導線である。
図１、図６、図７及び図８に示すように、第１の封止樹脂体を用いて第１の封止樹脂層を形成するステップＳ５０において、第１の封止樹脂体により、複数のリード６０、複数の端子６１、中間物４０外側のセンサチップ２０上表面及びセンサチップ２０の位置以外の第１表面１１を被覆する。また、第１の封止樹脂体を硬化することにより、第１の封止樹脂層７０を形成する。第１の封止樹脂層７０は、透明板体３０側面の一部を被覆する。また、第１の封止樹脂層７０の上表面の高さは、透明板体３０の上表面の高さより低い。
第１の封止樹脂体は、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）である。第１の封止樹脂体は、ディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）方式によって充填され、複数のリード６０、リード６０両端の端子６１、中間物４０外側のセンサチップ２０上表面及びセンサチップ２０の位置以外の第１表面１１を被覆する。また、充填される際、第１の封止樹脂体は、ゲル状であり、透明板体３０の高さまで充填しなくてよいため、発生する圧力が小さい。また、第１の封止樹脂体は、流動性を有するため、リード６０、リード６０両端の端子６１又はセンサチップ２０に対する影響が小さい。また、第１の封止樹脂体が硬化して第１の封止樹脂層７０になった後、第１の封止樹脂層７０内の全ての素子（複数のリード６０、リード６０両端の端子６１、中間物４０外側のセンサチップ２０上表面及びセンサチップ２０の位置以外の第１表面１１）が保護される。
図１、図７及び図８に示すように、第２の封止樹脂体を用いて第２の封止樹脂層８０を形成するステップＳ６０において、第２の封止樹脂体によって第１の封止樹脂層７０を被覆するほか、第２の封止樹脂体を硬化して第２の封止樹脂層８０を形成する。第２の封止樹脂層８０は、透明板体３０側面の残りの部分を被覆する。第２の封止樹脂層８０の上表面は、透明板体３０の上表面と同一の高さであり、共平面である。
図６〜図８に示すように、第１の封止樹脂層７０及び第２の封止樹脂層８０の側面は、基板１０の側面と共平面である。
第１の封止樹脂体が硬化し、第１の封止樹脂層７０が形成された後、第２の封止樹脂体が第１の封止樹脂層７０の外部に被覆されるため、第１の封止樹脂層７０が被覆し、保護する全ての素子は、第２の封止樹脂層８０を形成するステップＳ６０において発生する圧力の影響を受けない。
第２の封止樹脂体は、熱硬化樹脂であり、必要に応じ、異なる材質又は色を選択することができる。第２の封止樹脂体は、本実施形態によるイメージセンサの２段階封止方法Ｓ１００に使用される場合、検出機能が影響を受けないように、光透過性を有さない黒色、光透過性の少ない材質又は光透過性の少ない色を選択することができる。
上述したことから分かるように、本実施形態におけるイメージセンサの２段階封止方法Ｓ１００は、第１の封止樹脂層７０及び第２の封止樹脂層８０が２段階に封止されることにより、リード６０又はセンサチップ２０が圧力によって悪影響を受けるのが大幅に低下する。これにより、イメージセンサパッケージの歩留まり、品質及び生産量を高め、製造コストを低減させることができる。
上述の各実施形態は、本発明の特徴を説明するものであり、その目的は、当業者が本発明の内容を容易に理解し、実施することにあり、本発明の範囲を限定するものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲における同等効果である改変、変更等は、何れも特許請求の範囲に含まれる。
１０ 基板
１１ 第１表面
１２ 第２表面
１３ 導電ピン
２０ センサチップ
２１ 検出領域
３０ 透明板体
４０ 中間物
４１ 接着剤
５０ 密閉空間
Ｈ 密閉空間の高さ
６０ リード
６１ 端子
７０ 第１の封止樹脂層
８０ 第２の封止樹脂層

Claims (9)

  1. 基板を準備するステップと、前記基板にセンサチップを固定するステップと、前記センサチップに透明板体を固定するステップと、前記基板と前記センサチップとを電気的に接続するステップと、第１の封止樹脂層を形成するステップと、第２の封止樹脂層を形成するステップと、を含むイメージセンサの２段階封止方法であって、
    前記基板を準備するステップにおいて、前記基板は、第１表面と、前記第１表面と反対側の第２表面と、を有し、
    前記基板にセンサチップを固定するステップにおいて、前記センサチップは、前記第１表面に固定し、前記センサチップは、検出領域を有し、
    前記センサチップに透明板体を固定するステップにおいて、前記透明板体は、中間物を介して前記センサチップに結合し、前記透明板体と前記センサチップとの間には、密閉空間が形成され、前記中間物は、前記検出領域の外側を包囲すると共に、前記検出領域を前記密閉空間中に位置させ、
    前記基板とセンサチップとを電気的に接続するステップにおいて、複数のリードを介して前記基板と前記センサチップとを電気的に接続し、前記複数のリードは、中間物の外側に位置し、
    前記第１の封止樹脂層を形成するステップにおいて、第１の封止樹脂体により、前記複数のリードと、前記中間物外側の前記センサチップ上表面と、前記センサチップの位置以外の前記第１表面と、を被覆し、前記第１の封止樹脂体を硬化することによって第１の封止樹脂層を形成し、前記第１の封止樹脂層は、前記透明板体側面の一部まで被覆し、前記第１の封止樹脂層の上表面の高さは、前記透明板体の上表面の高さより低く、
    前記第２の封止樹脂層を形成するステップにおいて、第２の封止樹脂体によって前記第１の封止樹脂層を被覆するほか、前記第２の封止樹脂体を硬化することによって第２の封止樹脂層を形成し、前記第２の封止樹脂層は、前記透明板体側面の残りの部分を被覆し、前記第２の封止樹脂層の上表面は、前記透明板体の上表面と同一の高さであり、共平面であることを特徴とするイメージセンサの２段階封止方法。
  2. 前記基板は、プラスチック基板又はセラミック基板であり、前記基板の第２表面に固定される複数の導電ピンを有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  3. 前記センサチップは、ＣＭＯＳセンサチップ又はＣＭＯＳセンサチップが電子回路に結合して形成されるチップであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  4. 前記中間物の材質は、ガラス又はプラスチックであり、前記中間物の上下両端には、接着剤を介し、前記センサチップと前記透明板体とが密着されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  5. 前記中間物は、液晶ポリマー材料が金型成形されて形成され、前記中間物の上下両端には、接着剤を介し、前記センサチップと前記透明板体とが密着されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  6. 前記中間物は、熱硬化接着剤、紫外線硬化接着剤、接着性を有するポリイミド又は接着性を有するアミド樹脂であり、前記中間物を硬化する工程により、前記透明板体は、前記センサチップに接着されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  7. 前記密閉空間の高さは、１００μｍ〜５００μｍの間であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  8. 前記第１の封止樹脂体は、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
  9. 前記第２の封止樹脂体は、熱硬化樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの２段階封止方法。
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