专利名称：图像传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于图像输入装置的图像传感器，特别涉及装有多个半导体芯片作为光电变换元件的密合型图像传感器与其制造方法。
背景技术：
作为将多个以一定间隔形成了许多光电变换元件(摄像元件)的半导体芯片线性排列的多芯片型的一维图像传感器的一种结构，为了插补在邻接的半导体芯片的间隙区域产生的无摄像元件的状态(也称伪摄像元件)，在专利文献1的图5、图6公开了在对应于半导体芯片的边界区域的光路区域设置具有折射功能的透射板，将入射的光分配到邻接的半导体芯片的摄像元件。
并且，在专利文献2的图9公开了排列多个芯片，使因芯片之间(芯片边界)的节距误差导致的浓度差不醒目的图像读取装置。图中，C1及C2是芯片(光电变换元件)、Ca及Cb是邻接的芯片端部、La是邻接的芯片端部间隙的距离。另外，r是摄像元件(受光元件)、P是摄像元件的间隔、P’是边界摄像元件间隔。而且，在同一公报图3(c)中，C14及C21是处在互相邻接的芯片边界上的摄像元件。
另外，在专利文献3的图4中公开了排列有多个光学元件芯片的读取装置。图中，1是光学元件芯片、2是元件(受光元件)、3是纵向(倾斜)端面、3a是芯片1的表面侧的边缘、3b是芯片1的背面侧(基板侧)的边缘、7是基板、8是银膏。
特开2005-295095号公报(图5、图6) 特开2003-101724号公报(图9)[专利文献3]特开平6-218985号公报(图4)但是，专利文献1所述的装置中，透射板5的切口形状由弧形和矩形组合构成，因为在那些接点中产生不连续点，因此，虽然对垂直光有效但是对比垂直光稍微倾斜的入射角度的光，在被拍摄体的输送方向和光的通过方向形成的面成为对读取宽度方向上的不连续面，由于该不连续面全反射一部分的入射光，该光成为杂散光(不要光)，有读取图像劣化的问题。
专利文献2所述的装置中，边界摄像元件P’相对于摄像元件间隔P变长，虽然将摄像元件C14的输出与摄像元件C21的输出的平均值作为插补数据追加，但由于这时不是将原来的原始图像数据读入，因此，在被拍摄体是纸币等的场合难以适用，并且，将伪摄像元件作为图像数据插补会令摄像元件数不正常地增加，因此图像传感器的元件数与一维图像处理位数相异，存在信号处理电路复杂化的问题。
专利文献3所述的装置中，因为提高旋转刀片的刚度，倾斜旋转刀片的同时进行切入，使芯片1的表面的边缘3a隆起、背面的边缘3b回退，因此，可使边界摄像元件间隔P’接近摄像元件间隔P。
但是，由于在芯片焊接机等的自动安装中，因为要考虑由于安装精确度引起的芯片之间的冲突(接触)，需要事先将芯片之间隔离后安装。而且，即使能安装得很精确，但由于是在位于下面的银膏8等的粘结剂上进行机械安装，安装后的位置也会有变化。
另外，由于粘结时要热固化(cure)来固定芯片，不能忽视由于热固化时的粘结剂的收缩导致的芯片的随机移动而产生的位置变化，结果在多个芯片排列中无法很精确地安装。
发明内容
本发明的图像传感器解决了如上所述的问题，其目的在于提供在减轻由于杂散光导致的读取图像劣化的同时无需使用插补数据(伪摄像元件数据)，且即使在边界摄像元件间隔P’比摄像元件间隔P大的情况下也能够忠实地读取边界区域的图像的图像传感器及其制造方法。
本发明第一方面的图像传感器，具备对被照射体照射光的光源；会聚由被照射体产生的反射光的透镜体；接收通过该透镜体的反射光的多个IC芯片；以及被设在这些IC芯片与所述透镜体之间的透射体，在朝向相邻IC芯片的间隙部的部分中，从所述IC芯片侧的表面向内部配置折射率连续或阶段地变大的折射率变化区，由这些折射率变化区将入射到相邻IC芯片的间隙部的反射光折射到所述IC芯片侧。
本发明第二方面的图像传感器，具备对被照射体照射光的光源；会聚由被照射体产生的反射光的透镜体；接收通过该透镜体的反射光的多个IC芯片；以及设在这些IC芯片与所述透镜体之间的透射体，在朝向相邻IC芯片的间隙部的部分中，在所述IC芯片侧的表面形成槽部、将入射到这些槽部的反射光折射到所述IC芯片侧。
本发明第三方面的图像传感器的制造方法，具备设置工序，分别设置对被照射体照射光的光源以及会聚由被照射体产生的反射光的透镜体；排列工序，将接收通过所述透镜体的反射光的多个IC芯片沿着所述透镜体排列；形成工序，以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔隔开，从透射体的表面向内部形成折射率连续或阶段地变大的折射率变化区；配置工序，在所述透镜体与所述IC芯片之间配置所述透射体，使所述折射率变化区与相邻IC芯片的间隙部相对。
本发明第四方面的图像传感器的制造方法在第三方面的制造方法中具有这样的形成工序通过以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔设置多个孔部的金属掩模部件来掩蔽所述透射体，通过所述孔部将含有可与所述透射体中的离子交换的离子的溶液向所述透射体喷出而形成所述折射率变化区。
本发明第五方面的图像传感器的制造方法是这样的方法在第四方面的制造方法中，将所述溶液通过所述多个孔部同时向所述透射体喷出，形成多个所述折射率变化区。
本发明第六方面的图像传感器的制造方法是这样的方法在第五方面的制造方法中，所述溶液通过所述多个孔部以与透射体垂直与倾斜的方向同时向所述透射体喷出。
本发明第七方面的图像传感器的制造方法在第三方面的制造方法中具有这样的形成工序通过以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔设置多个孔部的金属掩模部件来掩蔽所述透射体，通过所述孔部在含有可与所述透射体中的离子交换的离子的溶液中浸渍所述透射体而形成所述折射率变化区。
本发明第八方面的图像传感器的制造方法是这样的方法在第四方面到第七方面的任一制造方法中，所述溶液是硫酸钠溶液。
本发明第九方面的图像传感器的制造方法是这样的方法在第八方面的制造方法中，在多个金属掩模部件各自掩蔽所述透射体，并将它们同时浸渍到硫酸钠溶液中。
本发明第十方面的图像传感器的制造方法是这样的方法在第四方面到第九方面的任一制造方法中，所述金属掩模部件在安装所述透射体后在其周围盘绕金属线。
本发明第十一方面的图像传感器的制造方法，具备设置工序，分别设置对被照射体照射光的光源以及会聚由被照射体产生的反射光的透镜体；排列工序，将接收通过所述透镜体的反射光的多个IC芯片沿着所述透镜体排列；形成工序，以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔隔开，在透射体的表面部分形成多个槽部；以及配置工序，在所述透镜体与所述IC芯片之间配置所述透射体，使所述槽部与相邻IC芯片的间隙部相对。
本发明第十二方面的图像传感器，具备对被照射体照射光的光源；会聚由被照射体产生的反射光的透镜体；沿着该透镜体排列，接收通过该透镜体的反射光的多个IC芯片；装载这些IC芯片的传感器基板；在所述透镜体与所述IC芯片之间配置，具有在与相邻IC芯片的间隙部对应的表面部分形成的槽部的透射体；以及在与该透射体的槽部对应的部分所述传感器基板上设置的多个薄膜构件，这些薄膜构件上配置相邻IC芯片的端部，使通过所述透射体的槽部的反射光至相邻IC芯片的端部的光学距离与通过所述透射体的槽部以外部分的反射光至所述IC芯片的光学距离大致相同。
本发明第十三方面的图像传感器的制造方法，具备设置工序，分别设置对被照射体照射光的光源以及会聚由被照射体产生的反射光的透镜体；排列工序，将接收通过所述透镜体的反射光的多个IC芯片在传感器基板上排列；形成工序，在与相邻IC芯片的间隙部对应的透射体的表面部分形成槽部；支撑工序，在所述透镜体与所述IC芯片之间支撑所述透射体；图案形成工序，在所述传感器基板上对应所述槽部形成阻焊剂图案，横跨这些阻焊剂图案形成芯片焊接图案；以及配置工序，在所述阻焊剂图案的芯片焊接图案上配置相邻IC芯片的端部。
本发明第十四方面的图像传感器的制造方法是这样的方法在第一方面的制造方法中，在与所述透射体的长度方向垂直的方向上形成多个所述折射率变化区，且它们在所述长度方向上错开地形成。
本发明第十五方面的图像传感器的制造方法，是在第二方面的制造方法中，在所述透射体的长度方向垂直的方向上形成多个所述槽部，且它们在所述长度方向上错开地形成。
如上所述，根据本发明的图像传感器及其制造方法，装有透射体，它对于入射到邻接的半导体芯片间隙的光，以半导体芯片的间隙中心位置作为最大深度设有随着从中心位置远离而深度渐减的切口部，并将入射到半导体芯片的间隙区域的光分配到受光元件侧，从而使由杂散光产生的图像劣化的问题减轻，在无需生成伪摄像元件用数据的同时，即使边界摄像元件间隔比摄像元件间隔大，也能够忠实地读取半导体芯片的间隙区域(边界区域)的图像。
另外，装有透射体，它对于入射到邻接的半导体芯片间隙的光，在对应间隙中心位置的深远部具有预定的折射率，设有通过将一价离子与热溶化盐进行离子交换而形成随着从间隙中心位置向表面远离而折射率渐减的折射率变化区，并将入射到半导体芯片间隙区域的光分配到受光元件侧，除了在本发明第一方面所述的效果外，无需物理加工透射体，通过化学处理设置折射率连续变化的区域，从而，受光元件接收入射光的行进方向逐渐变化的折射光，在半导体芯片间隙区域的折射光的急剧的弯曲偏差被减轻，可得到间隙区域的忠实的画质。
并且，具有可通过改变透射体中的离子与热溶化盐的离子进行离子交换的化学处理时间，将入射到半导体芯片间隙区域的光的折射光随意弯曲到期望的受光元件侧的优点。
并且，通过设置起伏部分使越靠近传感器芯片两端部的受光元件越接近透射体，可使共轭长度一致，保持无散焦的高精度画质。
并且，使透射体的槽和折射率变化区在与透射体的纵向垂直的方向上形成多个，将它们在纵向错开设置，从而在间隙部的偏差大的图像传感器中，对伪摄像元件区域的平均的画质提高具有显著的效果。
图1是本发明实施例1的图像传感器的剖面图。
图2表示本发明实施例1的图像传感器的柱形透镜阵列、透射板及传感器基板的位置关系。
图3表示本发明实施例1的透射板的切口部位置与大概形状。
图4说明本发明实施例1的图像传感器的传感器基板上的半导体芯片的位置关系。
图5是说明本发明实施例1的透射板的形状的局部侧视图。
图6是说明本发明实施例1的透射板的形状的局部侧视图。
图7说明在介质边界上的光折射。
图8说明本发明实施例1的图像传感器的传感器基板中的光线路径。
图9是本发明实施例2的图像传感器的透射板的折射率分布图。
图10是本发明实施例2的图像传感器的透射板的折射率分布图。
图11是本发明实施例2的透射板的外观图。
图12说明本发明实施例2的透射板的掩蔽方法。
图13说明本发明实施例2的透射板的制造原理。
图14说明本发明实施例2的透射板的制造方法。
图15是说明本发明实施例2的透射板与金属掩模的孔之间的关系的局部剖面图。
图16是说明本发明实施例2的透射板与金属掩模的孔之间的关系的局部剖面图。
图17是关于本发明实施例2的图像传感器的透射板的局部平面图。
图18是本发明实施例3的图像传感器的传感器基板的阻焊剂图案。
图19是本发明实施例3的传感器基板的芯片焊接图案。
图20是本发明实施例3的图像传感器的传感器芯片的安装平面图。
图21是本发明实施例3的图像传感器的传感器基板的侧视图。
图22是本发明实施例4的透射板的局部透视图。
图23是说明本发明实施例4的透射板的形状的局部侧视图。
图24是与本发明实施例4关联的图像传感器的透射板的局部平面图。
符号说明1光源，2玻璃片，3被照射体(原稿/纸币)，4透镜体(柱形透镜阵列)，5透射板(透射体)，6IC芯片(传感器芯片)，7传感器基板，8连接器，9框架，10驱动滚筒，11摄像元件(受光元件)，11e边界摄像元件，20金属掩模(金属掩模部件)，20a孔(孔部)，31金属导管(循环管)，32喷嘴，33底板，34金属条(金属线)，35排出口，36过滤器，37循环泵，51前面透射板(透射体)，52背面透射板(透射体)。
具体实施例方式
实施例1以下对本发明实施例1进行说明。图1是本发明图像传感器的剖面图。在图1中，1是照射被拍摄体(原稿、纸币、支票、有价证券等)的光源；2是确保被拍摄体的通行面或保护密闭图像传感器的玻璃片；3是作为被拍摄体(被照射体)的纸币等的原稿；4是会聚在原稿3被反射的光的透镜体(柱形透镜阵列)；5是透射由柱形透镜阵列4会聚的反射光的透射板(透射体)；6是由使光产生光电变化的摄像元件与其驱动电路构成的IC芯片(传感器芯片)；7是装载传感器芯片(也称半导体芯片)6的传感器基板；8是进行输入/输出信号交接的连接器。9是容纳或维持柱形透镜阵列4、透射板5及传感器基板7的框架；10是驱动原稿3的驱动滚筒，通常不装在图像传感器上。
接着对动作进行说明。在图1中，光源1的光通过玻璃片2照射原稿3。经原稿3反射的散射光的一部分成为反射光，通过玻璃片2由柱形透镜阵列4会聚。在柱形透镜阵列4会聚的反射光通过透射板5入射到传感器基板7上的传感器芯片6的摄像元件(受光元件)。
原稿面和设置在传感器芯片6的摄像元件之间的距离称为光路长。沿着该光路由原稿面反射的散射光的一部分作为反射光在传感器芯片6被接收。柱形透镜阵列4、透射板5及传感器芯片6的摄像元件部分相对于光路轴线对称配置。
图2是将柱形透镜阵列4和透射板5及传感器基板7上的传感器芯片6的位置关系及形状沿纵向(原稿读取的宽度方向)表示的外观(鸟瞰)图。另外，11表示在传感器芯片6上形成的摄像元件(受光元件)。图中，与图1相同的符号表示相同或相当部分。
图3表示在透射板5的底面形成的槽部(切口部)，该切口部的间距(A)与传感器芯片6的安装节距一致。图中，与图1相同的符号表示相同或相当部分。
图4表示在传感器基板7上邻接的传感器芯片6的位置关系，P是摄像元件间隔；P’是边界摄像元件间隔；S是摄像元件11的受光区域大小，受光区域为方形或矩形。Lgap是相邻的传感器芯片6的间隙部(间隙)。另外，11e表示位于各自的半导体芯片6的两端部的摄像元件(边界摄像元件)。图中，与图2相同的符号表示相同或相当部分。
图5是表示透射板5的切口形状的局部侧视图，透射板5的切口部纵向(读取宽度方向)等节距形成。该切口呈较陡的山形。同样，图6是表示透射板5的切口形状的局部侧视图，透射板5的切口部纵向等节距形成。该切口呈较平缓的弧形。在本实施例1中，透射板5的切口部都用透明丙烯酸树脂的塑性材料注射成形而形成。
另外，透射板5可使用透明钠玻璃研磨加工切口部，考虑到切口部的缺口和裂痕，也可以对钠玻璃用氢氟酸(HF水溶液)对着切口部的最深部进行集中蚀刻加工处理。
再有，在塑性材料的情况下也可以在同时用注射成形和蚀刻加工切口部后，通过烘干来确保材料的透明性。
一般，光从介质A入射到介质B，且介质A的折射率大的情况下，如图7所示，相对于纸面垂直入射的光的折射光在介质A和介质B的边界处被折射并弯曲。相对于纸面，介质A(折射率n＝1.5)和介质B(折射率n＝1.0)的边界部右上斜时，折射光相对于入射光向左弯曲，介质A和介质B的边界部右下斜时，折射光相对于入射光向右弯曲。
图8是在将通过图5所示的透射板5的折射光作为传感器基板7上的光的方向的示意图。这时，入射到半导体芯片6的边界区域的垂直光被分配并入射到位于边界的摄像元件(边界摄像元件)11e的方向。图中，与图1相同的符号表示相同或相当部分。
另外，在图8中，Δh表示透射板5的底面和摄像元件11之间的距离，例如柱形透镜阵列4和摄像元件11之间的成像距离是2.5毫米，在其中间位置设置厚度为1.2毫米的透射板5的情况下，Δh是0.65毫米。并且，从成像位置的观点看，透射板5无需设在柱形透镜阵列4和摄像元件11的中间位置，只要介于柱形透镜阵列4和传感器基板7之间即可，也可以通过在传感器基板7装载的传感器芯片6的摄像元件11的邻接密度而改变。
例如，具有8点/毫米的分辨率的图像传感器，其像素节距为0.125毫米，而具有300dpi分辨率的图像传感器，其像素节距约为0.084毫米，因此，为了将折射光从传感器芯片6的中心位置向摄像元件11分配，使分辨率越高的图像传感器的Δh越小，减少折射光的弯曲，从而调整对于配置在与边界摄像元件11e邻接的内侧的摄像元件11的影响。另外，因为光的分配在透射板5的切口部进行，在具有400dpi以上分辨率的图像传感器中，透射板5的下表面沿读取方向上平坦的切口部以外的区域与传感器芯片6接触，Δh可略为零。特别是在具有1200dpi分辨率的图像传感器中，伪摄像元件部为5个左右，在补正数据进行的插补处理中无法对应，而通过利用切口部，可将在切口部折射的光直接入射到传感器芯片6的两端部的摄像元件11，这是其优点。
再有，由于传感器基板7的制造工序多少存在偏差，传感器芯片6之间的间隙中心位置是以预定节距设置的传感器芯片6的设计中心位置。
从以上可知，在柱形透镜阵列4和传感器芯片6之间，将互相邻接的半导体芯片6的间隙中心位置设为最大深度，在传感器基板7设置随着从中心位置远离而深度渐减的切口部，并设置将由柱形透镜阵列4聚束(会聚)的光中入射到半导体芯片6的间隙区域的光分配到摄像元件11侧的透射板5，因此，将相当于伪摄像元件的区域的光适当地由包括位于半导体芯片6的两端部的边界摄像元件11e的摄像元件接收，并光电变换输出。
实施例2在实施例1中，透射板5通过注塑成形设置切口，因塑料的折射率和空间的折射率的差异使光折射，而在实施例2将说明不设置切口，使在相当于切口部的期望区域的折射率连续地变化的方法。
图9是表示透射板5的期望区域的折射率的局部侧视图，透射板5纵向等节距形成。该折射率分布呈山形。同样，图10是表示透射板5的期望区域的折射率的局部侧视图，透射板5纵向等节距形成。该折射率分布呈弧形。透射板5都是由以SiO2为主成分的玻璃材料作为透明钠玻璃而构成，并由包括氧化锂(Li2O)、氧化铅(PbO)等的可离子交换的成分构成。而且，为了方便说明，在图9及图10所示折射率分布示出了设置从具有一定折射率的母材开始折射率阶段变化的边界，但折射率在母材内是连续变化的。
图11表示透射板5的产生连续的折射率分布的期望区域，采用在被拍摄体3的输送方向为4毫米宽的透射体，考虑位于上部的柱形透镜阵列4的孔径角(约20度)，期望区域为大约2.5毫米的圆形，由于半导体芯片6的间隙以8毫米的间距形成，因此按照该间距，圆形区域也以8毫米的节距形成。图中，与图1相同的符号表示相同或相当部分。
接下来对形成透射板5的期望区域的折射率分布的制造方法进行说明。图12说明化学处理透射板5的期望区域时的掩模和透射板5之间的关系，20是将1毫米的不锈钢(SUS)薄板矩形弯曲加工构成的中空的金属掩模(Metal Mask也称金属掩模部件)；20a是将薄板状态的金属掩模20通过金属蚀刻加工而设置的孔(孔部)。图中，与图1相同的符号表示相同或相当部分。
首先，将透射板5插入到金属掩模20，对齐透射板5的期望区域和金属掩模20的孔20a的位置。图13表示将插入透射板5的金属掩模20浸渍到溶液。
通常，为了形成这类折射率分布，需要将例如包括氧化锂和氧化铅的透明玻璃的圆柱浸渍到硫酸钠溶液，由离子交换法将氧化锂离子与溶液内的离子进行离子交换，从而从圆柱的表面向内部按顺序形成折射率变大的同心圆状的折射率分布。在这种情况下，将硫酸钠溶液的温度提高到透明玻璃的转变温度，将透明玻璃浸渍在溶液中达10～50小时。
相对地，在本实施例2，如上所述，在透射板5的一个侧面的某期望区域形成连续变化的折射率分布区域，无论是在表面方向还是厚度方向，都使母材的折射率具有从某折射率高的深远部向表面部折射率对称地降低的不均匀的折射率分布。
图14是说明本实施例2的图像传感器上装载的透射体5的制造方法，31是循环硫酸钠溶液的金属导管；32是设在金属导管31的预定位置的硫酸钠溶液的排出口即内经约为0.2毫米的喷嘴；32a是第一喷嘴；32b是第二喷嘴；32c是第三喷嘴。喷嘴32都有向着透射板5的期望区域的喷出口。33是承载金属掩模20的底板；34是固定在底板上使金属掩模20和透射板5紧密接触的磷青铜的金属条(金属线)；35是硫酸钠溶液的排出口；36是清洗返回的溶液的过滤器；37是循环泵，以5公升/分的流量向金属导管31供给硫酸钠溶液。循环泵37的流量无需限制在5公升/分，可进行调整，使喷嘴32的滴下处理能让溶液引起的化学处理速度的变化延迟，使透射板5的折射率分布形状改变。图中，与图12相同的符号表示相同或相当部分。
图15及图16是根据金属掩模20的孔20a的形状说明透射板5的期望区域的折射率分布变化的图，设定从喷嘴32喷出的溶液的喷出位置集中到孔20a的中心部，将孔20a的中心位置下方的透射板5的区域的一部分积极地进行离子交换。在图15所示的孔20a的形状的情况下，将孔20a的剖面相对于从喷嘴32喷出的溶液的行进方向形成为幅度渐窄的锥形，就成为在图9所示的山状折射率分布。并且，在图16所示的孔20a的形状的情况下，将孔20a的剖面相对于从喷嘴32喷出的溶液的行进方向形成为幅度渐宽的锥形，就成为在图10所示的弧状折射率分布。
图17是说明从摄像元件11侧即底面向柱形透镜阵列4侧即顶面方向透视的透射板5的折射率分布的局部平面图。在实施例2，使用3个喷嘴32向透射板5的期望区域中心喷出溶液，如图17(a)所示视折射率变化区为连续的同心圆状的折射率分布，而将喷嘴32a、32b、32c在透射板5的横向(被拍摄体3的输送方向)散开而喷出溶液，如图17(b)所示，就可形成与实施例1一样具有相对于纵向(读取的宽度方向)连续的折射率变化的透射板5。
特别是入射到摄像元件11的光的柱形透镜阵列4的各个透镜部分具有使接收的主要光的视场范围为直径0.8毫米以下的孔径角时，可以防止透镜部分的中心位置和摄像元件11的中心位置相对于原来的光路轴线向被拍摄体3的输送方向偏移而发生的时刻变化的图像边缘部的清晰度恶化而导致画质劣化的现象。再有，为方便说明，图17(a)及图17(b)所示的折射率分布设有从保持一定折射率的母材折射率阶段变化的边界，但折射率在母材内是连续变化的。
再有，在本实施例2所示的含有氧化锂和铅玻璃的透射板5中，由喷嘴32喷出530℃的硫酸钠溶液，而在不含铅玻璃的透射板5中，因为转变温度上升，要求溶液温度比530℃稍高。并且，透射板5使用塑料时，即使在比530℃低的温度下进行化学处理，也可取得相应的效果。
另外，虽然在本实施例2中将化学处理时间设为50小时，但是也可通过将化学处理时间缩短，图9及图10所示的深度方向的折射率分布变薄、变浅，从而得到符合传感器芯片6的间隙的设计尺寸(Lgap)的透射板5。
从以上可知，在本实施例2所示的图像传感器及其制造方法中，即使邻接的半导体芯片之间存在大的间隙，且该区域没有摄像元件11，也可以将从被拍摄体3产生的光用摄像元件11接收，而且能减轻在半导体芯片的间隙区域中的折射光的急剧弯曲的偏差，对入射到间隙区域的光进行忠实的画质重现。
实施例3在实施例1因为将有切口部的透射板5插入到图像传感器的光路，产生一部分共轭长度不同的区域。因此，在实施例3对使透射板5的切口部和表面平坦的没有切口的区域的共轭长度一致的方法进行说明。即，说明虽然来自被拍摄体3的反射光通过柱形透镜阵列4到达摄像元件11，但是在该光路插入折射率比空气大的物体，因此焦距变长的情况，并说明切口区域与其他区域的光学距离即共轭长度的差异。
一般来说，在光的光路内配置物质的情况下，由于该物质的折射率，其表观焦距比空气长。即Δt＝[(n-1)/n]×t其中，Δt伸长量 n物质的折射率 t光透射的物质的厚度例如折射率为1.00的空气，其焦点位置离柱形透镜阵列4的底面2.1毫米，途中存在比空气折射率大的物质时，成为比2.1毫米长的距离。玻璃物质的折射率若约为1.51，则存在厚度为1.2毫米的玻璃时其焦点位置为2.5毫米，与不存在任何物质的情况相比，焦点位置伸长0.40毫米左右的距离。
在实施例3中，具体说明根据实施例1所示的切口部的结构算出入射到间隙区域的光的共轭长度和从切口部以外入射的光的共轭长度，使共轭长度相互一致的方法。如图5或图6所示，对于厚度为1.2毫米的透射板5，若设该切口部的最深部分有0.1毫米，则该部分的共轭长度的伸长量为0.37毫米，切口部以外的光路的伸长量为0.4毫米，相减可知有0.03毫米的差异。
图18表示在由印刷电路板构成的传感器基板7上用阻焊剂(薄膜构件)印刷的阻焊剂图案，以覆盖传感器芯片6的间隙区域，图案由0.4毫米平方(□)并以8毫米的节距形成，各图案具有约0.03毫米的厚度，称作台阶部。
图19表示将安装传感器芯片6的焊料以0.3毫米宽度带状印刷的芯片焊接图案，图20是在印刷的芯片焊接图案上焊接(安装装置)安装传感器芯片6(长7.95毫米×宽0.35毫米×厚度0.35毫米)的传感器基板7的平面图。
图21是在传感器基板7搭载传感器芯片6的侧视图，焊料在热固化后成为约0.02毫米的膜厚(t)。在图21中传感器芯片6的间隙区域用阻焊剂设置台阶，因为传感器芯片6的纵向尺寸(L)和横向尺寸(W)和尺寸比(L/W比)为20个以上，因此，焊料热固化时传感器芯片6坚固地粘合在传感器基板7上。结果，每个传感器芯片6的两端部比传感器芯片6的中央部高0.03毫米左右。从而，在传感器芯片6的表面形成的摄像元件11的中央部较低，产生向边界摄像元件11e逐渐变高的平滑的弯曲(起伏)。
从而，入射到传感器芯片6的摄像元件11的光束从包括透射板5的切口部的最深部的周边入射，因此，通过保持相当于阻焊剂厚度的0.03毫米的起伏来使共轭长度一致，即将共轭长度与传感器芯片6的中央部的摄像元件11e对齐，也可以防止含有边界摄像元件11e的区域的散焦现象。
再有，在本实施例3，在传感器基板7中使用印刷电路板，但是也可使用陶瓷基板等，以硼硅酸铅玻璃(薄膜构件)等代替阻焊剂煅烧后设为台阶，使传感器芯片6具有0.03毫米的起伏，在透射板5的切口部的最深部深的情况下，与其相对应地提高台阶，不如改变为对散焦最适合的起伏。另外，台阶部不限于方形(矩形)，也可是芯片承载用的识别标靶例如十字形，并可在每个传感器芯片6的边界区域分开配置。
如上所述，在实施例3所示的图象传感器中，对于透射板5的间隙区域的散焦，在传感器芯片6上设置起伏部分，通过使传感器芯片6两端的摄像元件11靠近透射板5侧，可保持无散焦的高精度画质。
实施例4从实施例1到实施例3中，使传感器芯片6的切入部中心和折射率分布的最深部(深远部)与各传感器芯片6的间隙的中心位置在设计上对齐，而如图20所示，在半导体的割片(切出)工序中，存在±0.02毫米的芯片尺寸偏差，在安装传感器芯片6时，即使安装装置的安装精确度为高精度，但是随着热固化时的粘结剂即焊料的收缩，由半导体芯片构成的传感器芯片6可能会随机移动。
结果，邻接的传感器芯片的间隙有在传感器芯片之间从接触状态即趋零状态(没有间隙的状态)到存在约0.1毫米的大间隙状态间波动的情况。并且，这种间隙往往发生在多个半导体芯片之间存在间隙的各个图像传感器个体中。从而，在实施例4说明当传感器芯片6之间的间隙在0～0.1毫米变化时在图象传感器搭载的透射板。
以下，用图22及图23来说明本实施例4。图22是本发明实施例4的透射体的透视图。在图22中，51是前面透射板(透射体)，52是背面透射板(透射体)。图23是前面透射板51和背面透射板52贴合的局部侧视图。在图22及图23中，前面透射板51和背面透射板52采用注塑成形，以实施例1所示的与4毫米宽的透射板5相同的模具形成切入部，但调整挤出尺寸，在前面透射板51和背面透射板52中以2毫米的宽度构成。接着，前面透射板51和背面透射板52的切入部，在主扫描方向错开0.1毫米，将侧面部之间用透明粘结剂粘合为4毫米宽，前面透射板51和背面透射板52作为排列在图象传感器的被拍摄体3的输送方向(副扫描方向)上的结构而组装到图像传感器的框架9上。
以下说明操作。在前面透射板51和背面透射板52的贴合边界部，有柱形透镜阵列4的光路轴线，确定设计中心，使前面透射板51的切口部中心在邻接的一个传感器芯片6的端部，背面透射板52的切口部中心在另一个传感器芯片6的端部，搭载到图像传感器上。
各自的透射板51、52分别从传感器芯片6的间隙端部附近向摄像元件11分配折射光。在实施例1从邻接的传感器芯片6的被设计的间隙中心位置分配透射板5的光，而在实施例4中，将双方的透射板51、52向反方向分别错开0.05毫米的位置分配折射光。
但是，在具有8点/毫米的分辨率的图像传感器中，其像素距离是0.125，即使将前面透射板51和背面透射板52的切口部的读取主扫描方向的位置错开0.1毫米，也是1像素以下的分配位置的偏差，在传感器芯片6之间的间隙的偏差大的图像传感器中，对伪摄像元件区域的平均画质的提高有着显著的效果。
另外，在实施例4中，用宽2毫米的前面透射板51和背面透射板52分配折射光，但是，通过将宽1毫米的前面透射板和背面透射板交替贴合作为4毫米宽的透射板，对读取的副扫描方向画质的提高也有着显著的效果。
另外，在实施例2中说明的通过连续的折射率分布变化将光分配的方法中，将从喷嘴32喷出的溶液的喷出方向部分改变，可得到与实施例4相同的效果。
即，如图24所示，在3个喷嘴32a、32b、32c中使32a对着透射板5的中心位置喷出溶液；32b及32c对着透射板5的中心位置在读取宽度方向错开0.05毫米在相对位置喷出，使传感器芯片6之间的间隙的偏差大的情况下也能对伪摄像元件区域的平均画质的提高产生效果。
另外，上述虽然使溶液直线状对透射板5喷出，但是，使用5个喷嘴32，使溶液以将透射板5的中心交叉的X字型喷出，也可对副扫描方向的画质提高产生效果。
从本实施例1到4，说明了在被拍摄体(被照射体)3的一侧配置有光源1和摄像元件11的图像传感器，但是，在被拍摄体3的一侧配置光源1、在被拍摄体3的另一侧配置摄像元件11的透射型图像传感器中，从光源1将包括反射光和直接光的反射光用摄像元件11接收，也可得到与实施例1到实施例4所示效果相同的效果。
权利要求
1.一种图像传感器，设有对被照射体照射光的光源；将被照射体产生的反射光会聚的透镜体；接收通过该透镜体的反射光的多个IC芯片；以及设在这些IC芯片与所述透镜体之间的透射体，在该透射体的朝向相邻IC芯片的间隙部的部分中，从所述IC芯片侧的表面向内部配置折射率连续或阶段地变大的折射率变化区，由这些折射率变化区使入射到相邻IC芯片的间隙部的反射光折射到所述IC芯片侧。
2.一种图像传感器，设有对被照射体照射光的光源；将被照射体产生的反射光会聚的透镜体；接收通过该透镜体的反射光的多个IC芯片；以及设在这些IC芯片与所述透镜体之间的透射体，在该透射体的朝向相邻IC芯片的间隙部的部分中，从所述IC芯片侧的表面形成槽部，使入射到这些槽部的反射光折射到所述IC芯片侧。
3.一种图像传感器的制造方法，包括设置工序，分别设置对被照射体照射光的光源和将被照射体产生的反射光会聚的透镜体；排列工序，将接收通过所述透镜体的反射光的多个IC芯片沿所述透镜体排列；形成工序，以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔隔开，从透射体的表面向内部形成折射率连续或阶段地变大的折射率变化区；以及配置工序，在所述透镜体与所述IC芯片之间配置所述透射体，使所述折射率变化区朝向相邻IC芯片的间隙部。
4.权利要求3所述的图像传感器的制造方法，其中所述形成工序，通过以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔设有多个孔部的金属掩模部件来掩蔽所述透射体，通过所述孔部将含有可与所述透射体中的离子交换的离子的溶液向所述透射体喷出而形成所述折射率变化区。
5.权利要求4所述的图像传感器的制造方法，其中将所述溶液通过所述多个孔部同时向所述透射体喷出而形成多个所述折射率变化区。
6.权利要求5所述的图像传感器的制造方法，其中所述溶液通过所述多个孔部以与所述透射体垂直与倾斜的方向同时向所述透射体喷出。
7.权利要求3所述的图像传感器的制造方法，其中所述形成工序，通过以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔设有多个孔部的金属掩模部件来掩蔽所述透射体，通过所述孔部在含有可与所述透射体中的离子交换的离子的溶液中浸渍所述透射体而形成所述折射率变化区。
8.从权利要求4到7中任一项所述的图像传感器的制造方法，其中所述溶液是硫酸钠溶液。
9.权利要求8所述的图像传感器的制造方法，其中用多个金属掩模部件分别掩蔽所述透射体，将它们同时浸渍到硫酸钠溶液中。
10.权利要求4到7中任一项所述的图像传感器的制造方法，其中在所述金属掩模部件中安装所述透射体后，并在其周围盘绕金属线。
11.一种图像传感器的制造方法，包括设置工序，分别设置对被照射体照射光的光源和将被照射体产生的反射光会聚的透镜体；排列工序，将接收通过所述透镜体的反射光的多个IC芯片沿着所述透镜体排列；形成工序，以与相邻IC芯片的间隙部对应的一定间隔隔开，在透射体的表面部分形成多个槽部；以及配置工序，在所述透镜体与所述IC芯片之间配置所述透射体，使所述槽部朝向相邻IC芯片的间隙部。
12.一种图像传感器，设有对被照射体照射光的光源；将被照射体产生的反射光会聚的透镜体；沿着该透镜体排列的、接收通过该透镜体的反射光的多个IC芯片；装载这些IC芯片的传感器基板；在所述透镜体与所述IC芯片之间配置的、具有在与相邻IC芯片的间隙部对应的表面部分形成的槽部的透射体；以及在与该透射体的槽部对应的部分的所述传感器基板上设置的多个薄膜构件，在这些薄膜构件上配置相邻IC芯片的端部，使通过所述透射体的槽部的反射光至相邻IC芯片的端部的光学距离与通过所述透射体的槽部以外部分的反射光至所述IC芯片的光学距离大致相同。
13.一种图像传感器的制造方法，包括设置工序，分别设置对被照射体照射光的光源和将被照射体产生的反射光会聚的透镜体；排列工序，将接收通过所述透镜体的反射光的多个IC芯片排列在传感器基板上；形成工序，在与相邻IC芯片的间隙部对应的透射体的表面部分形成槽部；支撑工序，在所述透镜体与所述IC芯片之间支撑所述透射体；图案形成工序，在所述传感器基板上对应于所述槽部形成阻焊剂图案，并跨越这些阻焊剂图案而形成芯片焊接图案；以及配置工序，在所述阻焊剂图案的芯片焊接图案上配置相邻IC芯片的端部。
14.权利要求1所述的图像传感器，其中在与所述透射体的长度方向垂直的方向上形成多个所述折射率变化区，且它们在所述长度方向上错开地形成。
15.权利要求2所述的图像传感器，其中在与所述透射体的长度方向垂直的方向上形成多个所述槽部，且它们在所述长度方向上错开地形成。
全文摘要
本发明提供一种图像传感器及其制造方法，可减轻由杂散光导致的读取图像劣化并无需使用插补数据，且即使在边界摄像元件间隔比摄像元件间隔大的情况下也能忠实地读取边界区域的图像。图像传感器具备对被照射体(3)照射光的光源(1)；会聚被照射体(3)的反射光的透镜体(4)；接收通过该透镜体(4)的反射光的多个IC芯片(6)；以及设在这些IC芯片(6)与所述透镜体(4)之间的透射体(5)，在朝向相邻IC芯片(6)的间隙部的部分中，从所述IC芯片(6)侧的表面向内部配置折射率连续或阶段地变大的折射率变化区，由这些折射率变化区将入射到相邻IC芯片(6)的间隙部的反射光折射到所述IC芯片侧。
文档编号H01L21/50GK101064763SQ20071000389
公开日2007年10月31日 申请日期2007年1月10日 优先权日2006年4月28日
发明者远藤孝文, 野上阳平 申请人:三菱电机株式会社