專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于圖像輸入裝置的圖像傳感器，特別涉及裝有多個半導體芯片作為光電變換元件的密合型圖像傳感器與其制造方法。
背景技術：
作為將多個以一定間隔形成了許多光電變換元件(攝像元件)的半導體芯片線性排列的多芯片型的一維圖像傳感器的一種結構，為了插補在鄰接的半導體芯片的間隙區(qū)域產(chǎn)生的無攝像元件的狀態(tài)(也稱偽攝像元件)，在專利文獻1的圖5、圖6公開了在對應于半導體芯片的邊界區(qū)域的光路區(qū)域設置具有折射功能的透射板，將入射的光分配到鄰接的半導體芯片的攝像元件。
并且，在專利文獻2的圖9公開了排列多個芯片，使因芯片之間(芯片邊界)的節(jié)距誤差導致的濃度差不醒目的圖像讀取裝置。圖中，C1及C2是芯片(光電變換元件)、Ca及Cb是鄰接的芯片端部、La是鄰接的芯片端部間隙的距離。另外，r是攝像元件(受光元件)、P是攝像元件的間隔、P’是邊界攝像元件間隔。而且，在同一公報圖3(c)中，C14及C21是處在互相鄰接的芯片邊界上的攝像元件。
另外，在專利文獻3的圖4中公開了排列有多個光學元件芯片的讀取裝置。圖中，1是光學元件芯片、2是元件(受光元件)、3是縱向(傾斜)端面、3a是芯片1的表面?zhèn)鹊倪吘墶?b是芯片1的背面?zhèn)?基板側)的邊緣、7是基板、8是銀膏。
特開2005-295095號公報(圖5、圖6) 特開2003-101724號公報(圖9)[專利文獻3]特開平6-218985號公報(圖4)但是，專利文獻1所述的裝置中，透射板5的切口形狀由弧形和矩形組合構成，因為在那些接點中產(chǎn)生不連續(xù)點，因此，雖然對垂直光有效但是對比垂直光稍微傾斜的入射角度的光，在被拍攝體的輸送方向和光的通過方向形成的面成為對讀取寬度方向上的不連續(xù)面，由于該不連續(xù)面全反射一部分的入射光，該光成為雜散光(不要光)，有讀取圖像劣化的問題。
專利文獻2所述的裝置中，邊界攝像元件P’相對于攝像元件間隔P變長，雖然將攝像元件C14的輸出與攝像元件C21的輸出的平均值作為插補數(shù)據(jù)追加，但由于這時不是將原來的原始圖像數(shù)據(jù)讀入，因此，在被拍攝體是紙幣等的場合難以適用，并且，將偽攝像元件作為圖像數(shù)據(jù)插補會令攝像元件數(shù)不正常地增加，因此圖像傳感器的元件數(shù)與一維圖像處理位數(shù)相異，存在信號處理電路復雜化的問題。
專利文獻3所述的裝置中，因為提高旋轉刀片的剛度，傾斜旋轉刀片的同時進行切入，使芯片1的表面的邊緣3a隆起、背面的邊緣3b回退，因此，可使邊界攝像元件間隔P’接近攝像元件間隔P。
但是，由于在芯片焊接機等的自動安裝中，因為要考慮由于安裝精確度引起的芯片之間的沖突(接觸)，需要事先將芯片之間隔離后安裝。而且，即使能安裝得很精確，但由于是在位于下面的銀膏8等的粘結劑上進行機械安裝，安裝后的位置也會有變化。
另外，由于粘結時要熱固化(cure)來固定芯片，不能忽視由于熱固化時的粘結劑的收縮導致的芯片的隨機移動而產(chǎn)生的位置變化，結果在多個芯片排列中無法很精確地安裝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的圖像傳感器解決了如上所述的問題，其目的在于提供在減輕由于雜散光導致的讀取圖像劣化的同時無需使用插補數(shù)據(jù)(偽攝像元件數(shù)據(jù))，且即使在邊界攝像元件間隔P’比攝像元件間隔P大的情況下也能夠忠實地讀取邊界區(qū)域的圖像的圖像傳感器及其制造方法。
本發(fā)明第一方面的圖像傳感器，具備對被照射體照射光的光源；會聚由被照射體產(chǎn)生的反射光的透鏡體；接收通過該透鏡體的反射光的多個IC芯片；以及被設在這些IC芯片與所述透鏡體之間的透射體，在朝向相鄰IC芯片的間隙部的部分中，從所述IC芯片側的表面向內部配置折射率連續(xù)或階段地變大的折射率變化區(qū)，由這些折射率變化區(qū)將入射到相鄰IC芯片的間隙部的反射光折射到所述IC芯片側。
本發(fā)明第二方面的圖像傳感器，具備對被照射體照射光的光源；會聚由被照射體產(chǎn)生的反射光的透鏡體；接收通過該透鏡體的反射光的多個IC芯片；以及設在這些IC芯片與所述透鏡體之間的透射體，在朝向相鄰IC芯片的間隙部的部分中，在所述IC芯片側的表面形成槽部、將入射到這些槽部的反射光折射到所述IC芯片側。
本發(fā)明第三方面的圖像傳感器的制造方法，具備設置工序，分別設置對被照射體照射光的光源以及會聚由被照射體產(chǎn)生的反射光的透鏡體；排列工序，將接收通過所述透鏡體的反射光的多個IC芯片沿著所述透鏡體排列；形成工序，以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔隔開，從透射體的表面向內部形成折射率連續(xù)或階段地變大的折射率變化區(qū)；配置工序，在所述透鏡體與所述IC芯片之間配置所述透射體，使所述折射率變化區(qū)與相鄰IC芯片的間隙部相對。
本發(fā)明第四方面的圖像傳感器的制造方法在第三方面的制造方法中具有這樣的形成工序通過以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔設置多個孔部的金屬掩模部件來掩蔽所述透射體，通過所述孔部將含有可與所述透射體中的離子交換的離子的溶液向所述透射體噴出而形成所述折射率變化區(qū)。
本發(fā)明第五方面的圖像傳感器的制造方法是這樣的方法在第四方面的制造方法中，將所述溶液通過所述多個孔部同時向所述透射體噴出，形成多個所述折射率變化區(qū)。
本發(fā)明第六方面的圖像傳感器的制造方法是這樣的方法在第五方面的制造方法中，所述溶液通過所述多個孔部以與透射體垂直與傾斜的方向同時向所述透射體噴出。
本發(fā)明第七方面的圖像傳感器的制造方法在第三方面的制造方法中具有這樣的形成工序通過以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔設置多個孔部的金屬掩模部件來掩蔽所述透射體，通過所述孔部在含有可與所述透射體中的離子交換的離子的溶液中浸漬所述透射體而形成所述折射率變化區(qū)。
本發(fā)明第八方面的圖像傳感器的制造方法是這樣的方法在第四方面到第七方面的任一制造方法中，所述溶液是硫酸鈉溶液。
本發(fā)明第九方面的圖像傳感器的制造方法是這樣的方法在第八方面的制造方法中，在多個金屬掩模部件各自掩蔽所述透射體，并將它們同時浸漬到硫酸鈉溶液中。
本發(fā)明第十方面的圖像傳感器的制造方法是這樣的方法在第四方面到第九方面的任一制造方法中，所述金屬掩模部件在安裝所述透射體后在其周圍盤繞金屬線。
本發(fā)明第十一方面的圖像傳感器的制造方法，具備設置工序，分別設置對被照射體照射光的光源以及會聚由被照射體產(chǎn)生的反射光的透鏡體；排列工序，將接收通過所述透鏡體的反射光的多個IC芯片沿著所述透鏡體排列；形成工序，以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔隔開，在透射體的表面部分形成多個槽部；以及配置工序，在所述透鏡體與所述IC芯片之間配置所述透射體，使所述槽部與相鄰IC芯片的間隙部相對。
本發(fā)明第十二方面的圖像傳感器，具備對被照射體照射光的光源；會聚由被照射體產(chǎn)生的反射光的透鏡體；沿著該透鏡體排列，接收通過該透鏡體的反射光的多個IC芯片；裝載這些IC芯片的傳感器基板；在所述透鏡體與所述IC芯片之間配置，具有在與相鄰IC芯片的間隙部對應的表面部分形成的槽部的透射體；以及在與該透射體的槽部對應的部分所述傳感器基板上設置的多個薄膜構件，這些薄膜構件上配置相鄰IC芯片的端部，使通過所述透射體的槽部的反射光至相鄰IC芯片的端部的光學距離與通過所述透射體的槽部以外部分的反射光至所述IC芯片的光學距離大致相同。
本發(fā)明第十三方面的圖像傳感器的制造方法，具備設置工序，分別設置對被照射體照射光的光源以及會聚由被照射體產(chǎn)生的反射光的透鏡體；排列工序，將接收通過所述透鏡體的反射光的多個IC芯片在傳感器基板上排列；形成工序，在與相鄰IC芯片的間隙部對應的透射體的表面部分形成槽部；支撐工序，在所述透鏡體與所述IC芯片之間支撐所述透射體；圖案形成工序，在所述傳感器基板上對應所述槽部形成阻焊劑圖案，橫跨這些阻焊劑圖案形成芯片焊接圖案；以及配置工序，在所述阻焊劑圖案的芯片焊接圖案上配置相鄰IC芯片的端部。
本發(fā)明第十四方面的圖像傳感器的制造方法是這樣的方法在第一方面的制造方法中，在與所述透射體的長度方向垂直的方向上形成多個所述折射率變化區(qū)，且它們在所述長度方向上錯開地形成。
本發(fā)明第十五方面的圖像傳感器的制造方法，是在第二方面的制造方法中，在所述透射體的長度方向垂直的方向上形成多個所述槽部，且它們在所述長度方向上錯開地形成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器及其制造方法，裝有透射體，它對于入射到鄰接的半導體芯片間隙的光，以半導體芯片的間隙中心位置作為最大深度設有隨著從中心位置遠離而深度漸減的切口部，并將入射到半導體芯片的間隙區(qū)域的光分配到受光元件側，從而使由雜散光產(chǎn)生的圖像劣化的問題減輕，在無需生成偽攝像元件用數(shù)據(jù)的同時，即使邊界攝像元件間隔比攝像元件間隔大，也能夠忠實地讀取半導體芯片的間隙區(qū)域(邊界區(qū)域)的圖像。
另外，裝有透射體，它對于入射到鄰接的半導體芯片間隙的光，在對應間隙中心位置的深遠部具有預定的折射率，設有通過將一價離子與熱溶化鹽進行離子交換而形成隨著從間隙中心位置向表面遠離而折射率漸減的折射率變化區(qū)，并將入射到半導體芯片間隙區(qū)域的光分配到受光元件側，除了在本發(fā)明第一方面所述的效果外，無需物理加工透射體，通過化學處理設置折射率連續(xù)變化的區(qū)域，從而，受光元件接收入射光的行進方向逐漸變化的折射光，在半導體芯片間隙區(qū)域的折射光的急劇的彎曲偏差被減輕，可得到間隙區(qū)域的忠實的畫質。
并且，具有可通過改變透射體中的離子與熱溶化鹽的離子進行離子交換的化學處理時間，將入射到半導體芯片間隙區(qū)域的光的折射光隨意彎曲到期望的受光元件側的優(yōu)點。
并且，通過設置起伏部分使越靠近傳感器芯片兩端部的受光元件越接近透射體，可使共軛長度一致，保持無散焦的高精度畫質。
并且，使透射體的槽和折射率變化區(qū)在與透射體的縱向垂直的方向上形成多個，將它們在縱向錯開設置，從而在間隙部的偏差大的圖像傳感器中，對偽攝像元件區(qū)域的平均的畫質提高具有顯著的效果。


圖1是本發(fā)明實施例1的圖像傳感器的剖面圖。
圖2表示本發(fā)明實施例1的圖像傳感器的柱形透鏡陣列、透射板及傳感器基板的位置關系。
圖3表示本發(fā)明實施例1的透射板的切口部位置與大概形狀。
圖4說明本發(fā)明實施例1的圖像傳感器的傳感器基板上的半導體芯片的位置關系。
圖5是說明本發(fā)明實施例1的透射板的形狀的局部側視圖。
圖6是說明本發(fā)明實施例1的透射板的形狀的局部側視圖。
圖7說明在介質邊界上的光折射。
圖8說明本發(fā)明實施例1的圖像傳感器的傳感器基板中的光線路徑。
圖9是本發(fā)明實施例2的圖像傳感器的透射板的折射率分布圖。
圖10是本發(fā)明實施例2的圖像傳感器的透射板的折射率分布圖。
圖11是本發(fā)明實施例2的透射板的外觀圖。
圖12說明本發(fā)明實施例2的透射板的掩蔽方法。
圖13說明本發(fā)明實施例2的透射板的制造原理。
圖14說明本發(fā)明實施例2的透射板的制造方法。
圖15是說明本發(fā)明實施例2的透射板與金屬掩模的孔之間的關系的局部剖面圖。
圖16是說明本發(fā)明實施例2的透射板與金屬掩模的孔之間的關系的局部剖面圖。
圖17是關于本發(fā)明實施例2的圖像傳感器的透射板的局部平面圖。
圖18是本發(fā)明實施例3的圖像傳感器的傳感器基板的阻焊劑圖案。
圖19是本發(fā)明實施例3的傳感器基板的芯片焊接圖案。
圖20是本發(fā)明實施例3的圖像傳感器的傳感器芯片的安裝平面圖。
圖21是本發(fā)明實施例3的圖像傳感器的傳感器基板的側視圖。
圖22是本發(fā)明實施例4的透射板的局部透視圖。
圖23是說明本發(fā)明實施例4的透射板的形狀的局部側視圖。
圖24是與本發(fā)明實施例4關聯(lián)的圖像傳感器的透射板的局部平面圖。
符號說明1光源，2玻璃片，3被照射體(原稿/紙幣)，4透鏡體(柱形透鏡陣列)，5透射板(透射體)，6IC芯片(傳感器芯片)，7傳感器基板，8連接器，9框架，10驅動滾筒，11攝像元件(受光元件)，11e邊界攝像元件，20金屬掩模(金屬掩模部件)，20a孔(孔部)，31金屬導管(循環(huán)管)，32噴嘴，33底板，34金屬條(金屬線)，35排出口，36過濾器，37循環(huán)泵，51前面透射板(透射體)，52背面透射板(透射體)。
具體實施例方式
實施例1以下對本發(fā)明實施例1進行說明。圖1是本發(fā)明圖像傳感器的剖面圖。在圖1中，1是照射被拍攝體(原稿、紙幣、支票、有價證券等)的光源；2是確保被拍攝體的通行面或保護密閉圖像傳感器的玻璃片；3是作為被拍攝體(被照射體)的紙幣等的原稿；4是會聚在原稿3被反射的光的透鏡體(柱形透鏡陣列)；5是透射由柱形透鏡陣列4會聚的反射光的透射板(透射體)；6是由使光產(chǎn)生光電變化的攝像元件與其驅動電路構成的IC芯片(傳感器芯片)；7是裝載傳感器芯片(也稱半導體芯片)6的傳感器基板；8是進行輸入/輸出信號交接的連接器。9是容納或維持柱形透鏡陣列4、透射板5及傳感器基板7的框架；10是驅動原稿3的驅動滾筒，通常不裝在圖像傳感器上。
接著對動作進行說明。在圖1中，光源1的光通過玻璃片2照射原稿3。經(jīng)原稿3反射的散射光的一部分成為反射光，通過玻璃片2由柱形透鏡陣列4會聚。在柱形透鏡陣列4會聚的反射光通過透射板5入射到傳感器基板7上的傳感器芯片6的攝像元件(受光元件)。
原稿面和設置在傳感器芯片6的攝像元件之間的距離稱為光路長。沿著該光路由原稿面反射的散射光的一部分作為反射光在傳感器芯片6被接收。柱形透鏡陣列4、透射板5及傳感器芯片6的攝像元件部分相對于光路軸線對稱配置。
圖2是將柱形透鏡陣列4和透射板5及傳感器基板7上的傳感器芯片6的位置關系及形狀沿縱向(原稿讀取的寬度方向)表示的外觀(鳥瞰)圖。另外，11表示在傳感器芯片6上形成的攝像元件(受光元件)。圖中，與圖1相同的符號表示相同或相當部分。
圖3表示在透射板5的底面形成的槽部(切口部)，該切口部的間距(A)與傳感器芯片6的安裝節(jié)距一致。圖中，與圖1相同的符號表示相同或相當部分。
圖4表示在傳感器基板7上鄰接的傳感器芯片6的位置關系，P是攝像元件間隔；P’是邊界攝像元件間隔；S是攝像元件11的受光區(qū)域大小，受光區(qū)域為方形或矩形。Lgap是相鄰的傳感器芯片6的間隙部(間隙)。另外，11e表示位于各自的半導體芯片6的兩端部的攝像元件(邊界攝像元件)。圖中，與圖2相同的符號表示相同或相當部分。
圖5是表示透射板5的切口形狀的局部側視圖，透射板5的切口部縱向(讀取寬度方向)等節(jié)距形成。該切口呈較陡的山形。同樣，圖6是表示透射板5的切口形狀的局部側視圖，透射板5的切口部縱向等節(jié)距形成。該切口呈較平緩的弧形。在本實施例1中，透射板5的切口部都用透明丙烯酸樹脂的塑性材料注射成形而形成。
另外，透射板5可使用透明鈉玻璃研磨加工切口部，考慮到切口部的缺口和裂痕，也可以對鈉玻璃用氫氟酸(HF水溶液)對著切口部的最深部進行集中蝕刻加工處理。
再有，在塑性材料的情況下也可以在同時用注射成形和蝕刻加工切口部后，通過烘干來確保材料的透明性。
一般，光從介質A入射到介質B，且介質A的折射率大的情況下，如圖7所示，相對于紙面垂直入射的光的折射光在介質A和介質B的邊界處被折射并彎曲。相對于紙面，介質A(折射率n＝1.5)和介質B(折射率n＝1.0)的邊界部右上斜時，折射光相對于入射光向左彎曲，介質A和介質B的邊界部右下斜時，折射光相對于入射光向右彎曲。
圖8是在將通過圖5所示的透射板5的折射光作為傳感器基板7上的光的方向的示意圖。這時，入射到半導體芯片6的邊界區(qū)域的垂直光被分配并入射到位于邊界的攝像元件(邊界攝像元件)11e的方向。圖中，與圖1相同的符號表示相同或相當部分。
另外，在圖8中，Δh表示透射板5的底面和攝像元件11之間的距離，例如柱形透鏡陣列4和攝像元件11之間的成像距離是2.5毫米，在其中間位置設置厚度為1.2毫米的透射板5的情況下，Δh是0.65毫米。并且，從成像位置的觀點看，透射板5無需設在柱形透鏡陣列4和攝像元件11的中間位置，只要介于柱形透鏡陣列4和傳感器基板7之間即可，也可以通過在傳感器基板7裝載的傳感器芯片6的攝像元件11的鄰接密度而改變。
例如，具有8點/毫米的分辨率的圖像傳感器，其像素節(jié)距為0.125毫米，而具有300dpi分辨率的圖像傳感器，其像素節(jié)距約為0.084毫米，因此，為了將折射光從傳感器芯片6的中心位置向攝像元件11分配，使分辨率越高的圖像傳感器的Δh越小，減少折射光的彎曲，從而調整對于配置在與邊界攝像元件11e鄰接的內側的攝像元件11的影響。另外，因為光的分配在透射板5的切口部進行，在具有400dpi以上分辨率的圖像傳感器中，透射板5的下表面沿讀取方向上平坦的切口部以外的區(qū)域與傳感器芯片6接觸，Δh可略為零。特別是在具有1200dpi分辨率的圖像傳感器中，偽攝像元件部為5個左右，在補正數(shù)據(jù)進行的插補處理中無法對應，而通過利用切口部，可將在切口部折射的光直接入射到傳感器芯片6的兩端部的攝像元件11，這是其優(yōu)點。
再有，由于傳感器基板7的制造工序多少存在偏差，傳感器芯片6之間的間隙中心位置是以預定節(jié)距設置的傳感器芯片6的設計中心位置。
從以上可知，在柱形透鏡陣列4和傳感器芯片6之間，將互相鄰接的半導體芯片6的間隙中心位置設為最大深度，在傳感器基板7設置隨著從中心位置遠離而深度漸減的切口部，并設置將由柱形透鏡陣列4聚束(會聚)的光中入射到半導體芯片6的間隙區(qū)域的光分配到攝像元件11側的透射板5，因此，將相當于偽攝像元件的區(qū)域的光適當?shù)赜砂ㄎ挥诎雽w芯片6的兩端部的邊界攝像元件11e的攝像元件接收，并光電變換輸出。
實施例2在實施例1中，透射板5通過注塑成形設置切口，因塑料的折射率和空間的折射率的差異使光折射，而在實施例2將說明不設置切口，使在相當于切口部的期望區(qū)域的折射率連續(xù)地變化的方法。
圖9是表示透射板5的期望區(qū)域的折射率的局部側視圖，透射板5縱向等節(jié)距形成。該折射率分布呈山形。同樣，圖10是表示透射板5的期望區(qū)域的折射率的局部側視圖，透射板5縱向等節(jié)距形成。該折射率分布呈弧形。透射板5都是由以SiO2為主成分的玻璃材料作為透明鈉玻璃而構成，并由包括氧化鋰(Li2O)、氧化鉛(PbO)等的可離子交換的成分構成。而且，為了方便說明，在圖9及圖10所示折射率分布示出了設置從具有一定折射率的母材開始折射率階段變化的邊界，但折射率在母材內是連續(xù)變化的。
圖11表示透射板5的產(chǎn)生連續(xù)的折射率分布的期望區(qū)域，采用在被拍攝體3的輸送方向為4毫米寬的透射體，考慮位于上部的柱形透鏡陣列4的孔徑角(約20度)，期望區(qū)域為大約2.5毫米的圓形，由于半導體芯片6的間隙以8毫米的間距形成，因此按照該間距，圓形區(qū)域也以8毫米的節(jié)距形成。圖中，與圖1相同的符號表示相同或相當部分。
接下來對形成透射板5的期望區(qū)域的折射率分布的制造方法進行說明。圖12說明化學處理透射板5的期望區(qū)域時的掩模和透射板5之間的關系，20是將1毫米的不銹鋼(SUS)薄板矩形彎曲加工構成的中空的金屬掩模(Metal Mask也稱金屬掩模部件)；20a是將薄板狀態(tài)的金屬掩模20通過金屬蝕刻加工而設置的孔(孔部)。圖中，與圖1相同的符號表示相同或相當部分。
首先，將透射板5插入到金屬掩模20，對齊透射板5的期望區(qū)域和金屬掩模20的孔20a的位置。圖13表示將插入透射板5的金屬掩模20浸漬到溶液。
通常，為了形成這類折射率分布，需要將例如包括氧化鋰和氧化鉛的透明玻璃的圓柱浸漬到硫酸鈉溶液，由離子交換法將氧化鋰離子與溶液內的離子進行離子交換，從而從圓柱的表面向內部按順序形成折射率變大的同心圓狀的折射率分布。在這種情況下，將硫酸鈉溶液的溫度提高到透明玻璃的轉變溫度，將透明玻璃浸漬在溶液中達10～50小時。
相對地，在本實施例2，如上所述，在透射板5的一個側面的某期望區(qū)域形成連續(xù)變化的折射率分布區(qū)域，無論是在表面方向還是厚度方向，都使母材的折射率具有從某折射率高的深遠部向表面部折射率對稱地降低的不均勻的折射率分布。
圖14是說明本實施例2的圖像傳感器上裝載的透射體5的制造方法，31是循環(huán)硫酸鈉溶液的金屬導管；32是設在金屬導管31的預定位置的硫酸鈉溶液的排出口即內經(jīng)約為0.2毫米的噴嘴；32a是第一噴嘴；32b是第二噴嘴；32c是第三噴嘴。噴嘴32都有向著透射板5的期望區(qū)域的噴出口。33是承載金屬掩模20的底板；34是固定在底板上使金屬掩模20和透射板5緊密接觸的磷青銅的金屬條(金屬線)；35是硫酸鈉溶液的排出口；36是清洗返回的溶液的過濾器；37是循環(huán)泵，以5公升/分的流量向金屬導管31供給硫酸鈉溶液。循環(huán)泵37的流量無需限制在5公升/分，可進行調整，使噴嘴32的滴下處理能讓溶液引起的化學處理速度的變化延遲，使透射板5的折射率分布形狀改變。圖中，與圖12相同的符號表示相同或相當部分。
圖15及圖16是根據(jù)金屬掩模20的孔20a的形狀說明透射板5的期望區(qū)域的折射率分布變化的圖，設定從噴嘴32噴出的溶液的噴出位置集中到孔20a的中心部，將孔20a的中心位置下方的透射板5的區(qū)域的一部分積極地進行離子交換。在圖15所示的孔20a的形狀的情況下，將孔20a的剖面相對于從噴嘴32噴出的溶液的行進方向形成為幅度漸窄的錐形，就成為在圖9所示的山狀折射率分布。并且，在圖16所示的孔20a的形狀的情況下，將孔20a的剖面相對于從噴嘴32噴出的溶液的行進方向形成為幅度漸寬的錐形，就成為在圖10所示的弧狀折射率分布。
圖17是說明從攝像元件11側即底面向柱形透鏡陣列4側即頂面方向透視的透射板5的折射率分布的局部平面圖。在實施例2，使用3個噴嘴32向透射板5的期望區(qū)域中心噴出溶液，如圖17(a)所示視折射率變化區(qū)為連續(xù)的同心圓狀的折射率分布，而將噴嘴32a、32b、32c在透射板5的橫向(被拍攝體3的輸送方向)散開而噴出溶液，如圖17(b)所示，就可形成與實施例1一樣具有相對于縱向(讀取的寬度方向)連續(xù)的折射率變化的透射板5。
特別是入射到攝像元件11的光的柱形透鏡陣列4的各個透鏡部分具有使接收的主要光的視場范圍為直徑0.8毫米以下的孔徑角時，可以防止透鏡部分的中心位置和攝像元件11的中心位置相對于原來的光路軸線向被拍攝體3的輸送方向偏移而發(fā)生的時刻變化的圖像邊緣部的清晰度惡化而導致畫質劣化的現(xiàn)象。再有，為方便說明，圖17(a)及圖17(b)所示的折射率分布設有從保持一定折射率的母材折射率階段變化的邊界，但折射率在母材內是連續(xù)變化的。
再有，在本實施例2所示的含有氧化鋰和鉛玻璃的透射板5中，由噴嘴32噴出530℃的硫酸鈉溶液，而在不含鉛玻璃的透射板5中，因為轉變溫度上升，要求溶液溫度比530℃稍高。并且，透射板5使用塑料時，即使在比530℃低的溫度下進行化學處理，也可取得相應的效果。
另外，雖然在本實施例2中將化學處理時間設為50小時，但是也可通過將化學處理時間縮短，圖9及圖10所示的深度方向的折射率分布變薄、變淺，從而得到符合傳感器芯片6的間隙的設計尺寸(Lgap)的透射板5。
從以上可知，在本實施例2所示的圖像傳感器及其制造方法中，即使鄰接的半導體芯片之間存在大的間隙，且該區(qū)域沒有攝像元件11，也可以將從被拍攝體3產(chǎn)生的光用攝像元件11接收，而且能減輕在半導體芯片的間隙區(qū)域中的折射光的急劇彎曲的偏差，對入射到間隙區(qū)域的光進行忠實的畫質重現(xiàn)。
實施例3在實施例1因為將有切口部的透射板5插入到圖像傳感器的光路，產(chǎn)生一部分共軛長度不同的區(qū)域。因此，在實施例3對使透射板5的切口部和表面平坦的沒有切口的區(qū)域的共軛長度一致的方法進行說明。即，說明雖然來自被拍攝體3的反射光通過柱形透鏡陣列4到達攝像元件11，但是在該光路插入折射率比空氣大的物體，因此焦距變長的情況，并說明切口區(qū)域與其他區(qū)域的光學距離即共軛長度的差異。
一般來說，在光的光路內配置物質的情況下，由于該物質的折射率，其表觀焦距比空氣長。即Δt＝[(n-1)/n]×t其中，Δt伸長量 n物質的折射率 t光透射的物質的厚度例如折射率為1.00的空氣，其焦點位置離柱形透鏡陣列4的底面2.1毫米，途中存在比空氣折射率大的物質時，成為比2.1毫米長的距離。玻璃物質的折射率若約為1.51，則存在厚度為1.2毫米的玻璃時其焦點位置為2.5毫米，與不存在任何物質的情況相比，焦點位置伸長0.40毫米左右的距離。
在實施例3中，具體說明根據(jù)實施例1所示的切口部的結構算出入射到間隙區(qū)域的光的共軛長度和從切口部以外入射的光的共軛長度，使共軛長度相互一致的方法。如圖5或圖6所示，對于厚度為1.2毫米的透射板5，若設該切口部的最深部分有0.1毫米，則該部分的共軛長度的伸長量為0.37毫米，切口部以外的光路的伸長量為0.4毫米，相減可知有0.03毫米的差異。
圖18表示在由印刷電路板構成的傳感器基板7上用阻焊劑(薄膜構件)印刷的阻焊劑圖案，以覆蓋傳感器芯片6的間隙區(qū)域，圖案由0.4毫米平方(□)并以8毫米的節(jié)距形成，各圖案具有約0.03毫米的厚度，稱作臺階部。
圖19表示將安裝傳感器芯片6的焊料以0.3毫米寬度帶狀印刷的芯片焊接圖案，圖20是在印刷的芯片焊接圖案上焊接(安裝裝置)安裝傳感器芯片6(長7.95毫米×寬0.35毫米×厚度0.35毫米)的傳感器基板7的平面圖。
圖21是在傳感器基板7搭載傳感器芯片6的側視圖，焊料在熱固化后成為約0.02毫米的膜厚(t)。在圖21中傳感器芯片6的間隙區(qū)域用阻焊劑設置臺階，因為傳感器芯片6的縱向尺寸(L)和橫向尺寸(W)和尺寸比(L/W比)為20個以上，因此，焊料熱固化時傳感器芯片6堅固地粘合在傳感器基板7上。結果，每個傳感器芯片6的兩端部比傳感器芯片6的中央部高0.03毫米左右。從而，在傳感器芯片6的表面形成的攝像元件11的中央部較低，產(chǎn)生向邊界攝像元件11e逐漸變高的平滑的彎曲(起伏)。
從而，入射到傳感器芯片6的攝像元件11的光束從包括透射板5的切口部的最深部的周邊入射，因此，通過保持相當于阻焊劑厚度的0.03毫米的起伏來使共軛長度一致，即將共軛長度與傳感器芯片6的中央部的攝像元件11e對齊，也可以防止含有邊界攝像元件11e的區(qū)域的散焦現(xiàn)象。
再有，在本實施例3，在傳感器基板7中使用印刷電路板，但是也可使用陶瓷基板等，以硼硅酸鉛玻璃(薄膜構件)等代替阻焊劑煅燒后設為臺階，使傳感器芯片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況下，與其相對應地提高臺階，不如改變?yōu)閷ι⒔棺钸m合的起伏。另外，臺階部不限于方形(矩形)，也可是芯片承載用的識別標靶例如十字形，并可在每個傳感器芯片6的邊界區(qū)域分開配置。
如上所述，在實施例3所示的圖象傳感器中，對于透射板5的間隙區(qū)域的散焦，在傳感器芯片6上設置起伏部分，通過使傳感器芯片6兩端的攝像元件11靠近透射板5側，可保持無散焦的高精度畫質。
實施例4從實施例1到實施例3中，使傳感器芯片6的切入部中心和折射率分布的最深部(深遠部)與各傳感器芯片6的間隙的中心位置在設計上對齊，而如圖20所示，在半導體的割片(切出)工序中，存在±0.02毫米的芯片尺寸偏差，在安裝傳感器芯片6時，即使安裝裝置的安裝精確度為高精度，但是隨著熱固化時的粘結劑即焊料的收縮，由半導體芯片構成的傳感器芯片6可能會隨機移動。
結果，鄰接的傳感器芯片的間隙有在傳感器芯片之間從接觸狀態(tài)即趨零狀態(tài)(沒有間隙的狀態(tài))到存在約0.1毫米的大間隙狀態(tài)間波動的情況。并且，這種間隙往往發(fā)生在多個半導體芯片之間存在間隙的各個圖像傳感器個體中。從而，在實施例4說明當傳感器芯片6之間的間隙在0～0.1毫米變化時在圖象傳感器搭載的透射板。
以下，用圖22及圖23來說明本實施例4。圖22是本發(fā)明實施例4的透射體的透視圖。在圖22中，51是前面透射板(透射體)，52是背面透射板(透射體)。圖23是前面透射板51和背面透射板52貼合的局部側視圖。在圖22及圖23中，前面透射板51和背面透射板52采用注塑成形，以實施例1所示的與4毫米寬的透射板5相同的模具形成切入部，但調整擠出尺寸，在前面透射板51和背面透射板52中以2毫米的寬度構成。接著，前面透射板51和背面透射板52的切入部，在主掃描方向錯開0.1毫米，將側面部之間用透明粘結劑粘合為4毫米寬，前面透射板51和背面透射板52作為排列在圖象傳感器的被拍攝體3的輸送方向(副掃描方向)上的結構而組裝到圖像傳感器的框架9上。
以下說明操作。在前面透射板51和背面透射板52的貼合邊界部，有柱形透鏡陣列4的光路軸線，確定設計中心，使前面透射板51的切口部中心在鄰接的一個傳感器芯片6的端部，背面透射板52的切口部中心在另一個傳感器芯片6的端部，搭載到圖像傳感器上。
各自的透射板51、52分別從傳感器芯片6的間隙端部附近向攝像元件11分配折射光。在實施例1從鄰接的傳感器芯片6的被設計的間隙中心位置分配透射板5的光，而在實施例4中，將雙方的透射板51、52向反方向分別錯開0.05毫米的位置分配折射光。
但是，在具有8點/毫米的分辨率的圖像傳感器中，其像素距離是0.125，即使將前面透射板51和背面透射板52的切口部的讀取主掃描方向的位置錯開0.1毫米，也是1像素以下的分配位置的偏差，在傳感器芯片6之間的間隙的偏差大的圖像傳感器中，對偽攝像元件區(qū)域的平均畫質的提高有著顯著的效果。
另外，在實施例4中，用寬2毫米的前面透射板51和背面透射板52分配折射光，但是，通過將寬1毫米的前面透射板和背面透射板交替貼合作為4毫米寬的透射板，對讀取的副掃描方向畫質的提高也有著顯著的效果。
另外，在實施例2中說明的通過連續(xù)的折射率分布變化將光分配的方法中，將從噴嘴32噴出的溶液的噴出方向部分改變，可得到與實施例4相同的效果。
即，如圖24所示，在3個噴嘴32a、32b、32c中使32a對著透射板5的中心位置噴出溶液；32b及32c對著透射板5的中心位置在讀取寬度方向錯開0.05毫米在相對位置噴出，使傳感器芯片6之間的間隙的偏差大的情況下也能對偽攝像元件區(qū)域的平均畫質的提高產(chǎn)生效果。
另外，上述雖然使溶液直線狀對透射板5噴出，但是，使用5個噴嘴32，使溶液以將透射板5的中心交叉的X字型噴出，也可對副掃描方向的畫質提高產(chǎn)生效果。
從本實施例1到4，說明了在被拍攝體(被照射體)3的一側配置有光源1和攝像元件11的圖像傳感器，但是，在被拍攝體3的一側配置光源1、在被拍攝體3的另一側配置攝像元件11的透射型圖像傳感器中，從光源1將包括反射光和直接光的反射光用攝像元件11接收，也可得到與實施例1到實施例4所示效果相同的效果。
權利要求
1.一種圖像傳感器，設有對被照射體照射光的光源；將被照射體產(chǎn)生的反射光會聚的透鏡體；接收通過該透鏡體的反射光的多個IC芯片；以及設在這些IC芯片與所述透鏡體之間的透射體，在該透射體的朝向相鄰IC芯片的間隙部的部分中，從所述IC芯片側的表面向內部配置折射率連續(xù)或階段地變大的折射率變化區(qū)，由這些折射率變化區(qū)使入射到相鄰IC芯片的間隙部的反射光折射到所述IC芯片側。
2.一種圖像傳感器，設有對被照射體照射光的光源；將被照射體產(chǎn)生的反射光會聚的透鏡體；接收通過該透鏡體的反射光的多個IC芯片；以及設在這些IC芯片與所述透鏡體之間的透射體，在該透射體的朝向相鄰IC芯片的間隙部的部分中，從所述IC芯片側的表面形成槽部，使入射到這些槽部的反射光折射到所述IC芯片側。
3.一種圖像傳感器的制造方法，包括設置工序，分別設置對被照射體照射光的光源和將被照射體產(chǎn)生的反射光會聚的透鏡體；排列工序，將接收通過所述透鏡體的反射光的多個IC芯片沿所述透鏡體排列；形成工序，以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔隔開，從透射體的表面向內部形成折射率連續(xù)或階段地變大的折射率變化區(qū)；以及配置工序，在所述透鏡體與所述IC芯片之間配置所述透射體，使所述折射率變化區(qū)朝向相鄰IC芯片的間隙部。
4.權利要求3所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述形成工序，通過以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔設有多個孔部的金屬掩模部件來掩蔽所述透射體，通過所述孔部將含有可與所述透射體中的離子交換的離子的溶液向所述透射體噴出而形成所述折射率變化區(qū)。
5.權利要求4所述的圖像傳感器的制造方法，其中將所述溶液通過所述多個孔部同時向所述透射體噴出而形成多個所述折射率變化區(qū)。
6.權利要求5所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述溶液通過所述多個孔部以與所述透射體垂直與傾斜的方向同時向所述透射體噴出。
7.權利要求3所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述形成工序，通過以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔設有多個孔部的金屬掩模部件來掩蔽所述透射體，通過所述孔部在含有可與所述透射體中的離子交換的離子的溶液中浸漬所述透射體而形成所述折射率變化區(qū)。
8.從權利要求4到7中任一項所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述溶液是硫酸鈉溶液。
9.權利要求8所述的圖像傳感器的制造方法，其中用多個金屬掩模部件分別掩蔽所述透射體，將它們同時浸漬到硫酸鈉溶液中。
10.權利要求4到7中任一項所述的圖像傳感器的制造方法，其中在所述金屬掩模部件中安裝所述透射體后，并在其周圍盤繞金屬線。
11.一種圖像傳感器的制造方法，包括設置工序，分別設置對被照射體照射光的光源和將被照射體產(chǎn)生的反射光會聚的透鏡體；排列工序，將接收通過所述透鏡體的反射光的多個IC芯片沿著所述透鏡體排列；形成工序，以與相鄰IC芯片的間隙部對應的一定間隔隔開，在透射體的表面部分形成多個槽部；以及配置工序，在所述透鏡體與所述IC芯片之間配置所述透射體，使所述槽部朝向相鄰IC芯片的間隙部。
12.一種圖像傳感器，設有對被照射體照射光的光源；將被照射體產(chǎn)生的反射光會聚的透鏡體；沿著該透鏡體排列的、接收通過該透鏡體的反射光的多個IC芯片；裝載這些IC芯片的傳感器基板；在所述透鏡體與所述IC芯片之間配置的、具有在與相鄰IC芯片的間隙部對應的表面部分形成的槽部的透射體；以及在與該透射體的槽部對應的部分的所述傳感器基板上設置的多個薄膜構件，在這些薄膜構件上配置相鄰IC芯片的端部，使通過所述透射體的槽部的反射光至相鄰IC芯片的端部的光學距離與通過所述透射體的槽部以外部分的反射光至所述IC芯片的光學距離大致相同。
13.一種圖像傳感器的制造方法，包括設置工序，分別設置對被照射體照射光的光源和將被照射體產(chǎn)生的反射光會聚的透鏡體；排列工序，將接收通過所述透鏡體的反射光的多個IC芯片排列在傳感器基板上；形成工序，在與相鄰IC芯片的間隙部對應的透射體的表面部分形成槽部；支撐工序，在所述透鏡體與所述IC芯片之間支撐所述透射體；圖案形成工序，在所述傳感器基板上對應于所述槽部形成阻焊劑圖案，并跨越這些阻焊劑圖案而形成芯片焊接圖案；以及配置工序，在所述阻焊劑圖案的芯片焊接圖案上配置相鄰IC芯片的端部。
14.權利要求1所述的圖像傳感器，其中在與所述透射體的長度方向垂直的方向上形成多個所述折射率變化區(qū)，且它們在所述長度方向上錯開地形成。
15.權利要求2所述的圖像傳感器，其中在與所述透射體的長度方向垂直的方向上形成多個所述槽部，且它們在所述長度方向上錯開地形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器及其制造方法，可減輕由雜散光導致的讀取圖像劣化并無需使用插補數(shù)據(jù)，且即使在邊界攝像元件間隔比攝像元件間隔大的情況下也能忠實地讀取邊界區(qū)域的圖像。圖像傳感器具備對被照射體(3)照射光的光源(1)；會聚被照射體(3)的反射光的透鏡體(4)；接收通過該透鏡體(4)的反射光的多個IC芯片(6)；以及設在這些IC芯片(6)與所述透鏡體(4)之間的透射體(5)，在朝向相鄰IC芯片(6)的間隙部的部分中，從所述IC芯片(6)側的表面向內部配置折射率連續(xù)或階段地變大的折射率變化區(qū)，由這些折射率變化區(qū)將入射到相鄰IC芯片(6)的間隙部的反射光折射到所述IC芯片側。
文檔編號H01L21/50GK101064763SQ20071000389
公開日2007年10月31日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權日2006年4月28日
發(fā)明者遠藤孝文, 野上陽平 申請人:三菱電機株式會社