CN103999220B - 传感器单元以及固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

传感器单元(2A)具备金属制的基座构件(20A)、固体摄像元件(30)、放大器芯片(40)。基座构件(20A)具有第一载置面(21a)以及第二载置面(21b)。固体摄像元件(30)具有受光面(32)并以背面(33)与第一载置面(21a)互相相对的方式被配置于第一载置面(21a)上。放大器芯片(40)被安装于在第二载置面(21b)上进行配置的基板(50)上。基座构件(20A)进一步具有与固体摄像元件(30)的侧面相对的侧壁部(25)。芯片(40)与固体摄像元件(30)通过接合线(92)而互相电连接。芯片(40)通过基板(50)的热通孔(53)而与基座构件(20A)热耦合。

Description

传感器单元以及固体摄像装置
技术领域
本发明涉及传感器单元以及固体摄像装置。
背景技术
在专利文献1中记载有X射线检测装置。该X射线检测装置具备将非晶硅作为构成材料的传感器基板、安装有移位寄存器以及检测用集成电路的柔性电路基板。在传感器基板上设置有用于将X射线转换成可见光的荧光体(CsI)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开2005-326403号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在具有像素遍及多行以及多列被配置成二维状的受光面的固体摄像元件中，为了放大从各列的像素被转送的信号(电荷)并依次进行输出，设置有积分电路或电压保持电路。这些电路除了在一块基板上与受光面并排进行形成的情况之外还有被形成于与该基板不同的半导体芯片的情况。
例如，在医疗用X射线摄像系统的用途等中，不断开发通过在大面积的玻璃基板上具备多晶硅被堆积而成的薄膜晶体管或非晶硅被堆积而成的光电二极管从而与由单晶硅晶片制作的现有的固体摄像元件相比较具有格外宽的受光面积(例如，一边为30cm～40cm左右)的固体摄像元件。例如，在具备这样的结构的固体摄像元件中，从动作速度的观点出发，相比于由多晶硅将积分电路或电压保持电路形成于玻璃基板上，更加优选将这些电路形成于CMOS型的半导体芯片并且由接合线(bonding wire)等连接该半导体芯片和固体摄像元件的方式。
图17是表示具备这样的方式的传感器单元的例子的截面图，该传感器单元100具备具有多个像素的固体摄像元件101、内置积分电路或电压保持电路的半导体芯片102。固体摄像元件101和半导体芯片102被安装(芯片焊接(die bonding))于一块配线基板(玻璃环氧基板)107的表面上，并由接合线106被互相电连接。闪烁器103被配置于固体摄像元件101的受光面上，X射线等的放射线被转换成可见光并入射到固体摄像元件101的受光面。还有，传感器单元100也可以进一步具备容纳固体摄像元件101以及半导体芯片102的筐体(没有图示)。在筐体上设置有朝着固体摄像元件101使到达传感器单元100的放射线透过的窗口构件。另外，在配线基板107的背面侧配置有铁制的基座(base)基板108以及控制基板109。
但是，在图17所表示的结构中，会产生以下的问题。内置积分电路或电压保持电路的半导体芯片102与固体摄像元件101相比较发热量变大。于是，如传感器单元100那样，在固体摄像元件101和半导体芯片102被安装于共同的配线基板107上的构造中，在半导体芯片102中所产生的热通过配线基板107而容易到达固体摄像元件101的附近。其结果，构成各个像素的光电二极管的暗电流会增大，另外，会有使闪烁器103的功能降低的担忧。特别是在硅被堆积于大面积的玻璃基板上而成的固体摄像元件中，因为像素数格外多并且半导体芯片的个数也变多，所以半导体芯片的发热量变大，上述的问题会变得显著。
本发明是有鉴于这样的问题而悉心研究的结果，其目的在于，提供一种能够减少来自半导体芯片的发热的对固体摄像元件的影响的传感器单元以及固体摄像装置。
解决问题的技术手段
为了解决上述的技术问题，本发明所涉及的传感器单元，其特征在于，具备：基座(base)构件，是具有主面以及背面的金属制的构件并且第一载置区域和将背面作为基准的高度低于第一载置区域的第二载置区域被形成于主面；固体摄像元件，具有受光面和位于该受光面的相反侧的背面并以该背面与第一载置区域互相相对的方式被配置于第一载置区域上；信号读出用半导体芯片，被安装于在基座构件的第二载置区域上配置的配线基板上并放大输出从固体摄像元件被输出的信号；基座构件进一步具有与固体摄像元件的侧面相对的侧壁部，信号读出用半导体芯片和固体摄像元件通过接合线而被互相电连接，配线基板具有热通孔(thermal via)，信号读出用半导体芯片通过热通孔而与基座构件热耦合。
在该传感器单元中，将固体摄像元件配置于金属制的基座构件的某个面(第一载置区域)上，信号读出用半导体芯片在金属制的基座构件的其他的面(第二载置区域)上被安装于配线基板上。这样，因为通过分别将固体摄像元件以及信号读出用半导体芯片配置于热传导性高的金属制的基座构件上的各个载置区域，从而在信号读出用半导体芯片中产生的热会被有效地扩散并且难以到达固体摄像元件，所以能够有效地减少由于来自半导体芯片的发热引起的对固体摄像元件的影响。再有，在该传感器单元中，配线基板具有热通孔，信号读出用半导体芯片通过热通孔而与基座构件热耦合。由这样的结构，能够更加有效地将信号读出用半导体芯片的热传导到基座构件，并且能够促进基座构件上的热扩散。
另外，在上述传感器单元中，基座构件具有与固体摄像元件的侧面相对的侧壁部。由此，因为基座构件上的固体摄像元件的定位变得容易，所以能够容易地提高固体摄像元件与信号读出用半导体芯片的引线接合(wire bonding)的精度。
另外，在上述传感器单元中，将基座构件的背面作为基准的第二载置区域的高度低于第一载置区域的高度。由此，能够减小被安装于配线基板上的信号读出用半导体芯片的上面高度与固体摄像元件的上面高度之差，从而能够适当地进行引线接合。
另外，本发明所涉及的固体摄像装置，其特征在于，具备上述的传感器单元、容纳基座构件、固体摄像元件以及信号读出用半导体芯片的筐体、在筐体内支撑基座构件的背面并且将基座构件和筐体互相热耦合的支撑构件。根据该固体摄像装置，因为能够使在信号读出用半导体芯片中产生的热从基座构件有效地释放到筐体，所以能够进一步有效地减少对固体摄像元件的影响。
发明的效果
根据本发明所涉及的传感器单元以及固体摄像装置，能够减少来自半导体芯片的发热的对固体摄像元件的影响。
附图说明
图1是一个实施方式所涉及的固体摄像装置的平面图。
图2是表示沿着图1所表示的固体摄像装置的II-II线的截面的示意图。
图3是表示沿着图1所表示的固体摄像装置的III-III线的截面的示意图。
图4是表示基座构件的整体形状的立体图。
图5是表示固体摄像元件以及放大器芯片的平面图。
图6是放大了固体摄像元件的一部分的平面图。
图7是表示沿着图6的VII-VII线的截面的侧截面图。
图8是表示固体摄像元件以及放大器芯片的内部结构的示意图。
图9是表示基座构件的背面的示意图。
图10是表示第1变形例所涉及的传感器单元的结构的截面图，并且表示相当于图2的截面。
图11是表示第2变形例所涉及的传感器单元的结构的截面图，并且表示相当于图2的截面。
图12是表示第2变形例所涉及的传感器单元的结构的截面图，并且表示相当于图3的截面。
图13是表示第2变形例所涉及的传感器单元所具备的基座构件的整体形状的立体图。
图14是表示作为第3变形例的基座构件的各种各样形状的立体图。
图15是表示作为第3变形例的基座构件的各种各样形状的立体图。
图16是表示作为第3变形例的基座构件的各种各样形状的立体图。
图17是表示传感器单元的结构例的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的传感器单元以及固体摄像装置的实施方式进行详细的说明。还有，在附图的说明中将相同的符号标注于相同的要素并省略重复的说明。
图1是本发明的一个实施方式所涉及的固体摄像装置1A的平面图。图2是表示沿着图1所表示的固体摄像装置1A的II-II线的截面的示意图。图3是表示沿着图1所表示的固体摄像装置1A的III-III线的截面的示意图。还有，为了容易理解，在图1～图3中表示有XYZ正交坐标系。
如图1～图3所示，本实施方式的固体摄像装置1A具备筐体10、基座构件20A、固体摄像元件30、放大器芯片40、芯片搭载基板50、控制基板55、以及闪烁器56。筐体10是具有沿着XY平面延伸的顶板11和底板12、以及沿着Z轴延伸的侧板13的大致长方体状的中空容器，并容纳基座构件20A、固体摄像元件30、放大器芯片40、芯片搭载基板50、控制基板55以及闪烁器56。筐体10由遮蔽固体摄像装置1A的检测对象即放射线(例如X射线)的材料、例如铁等所构成。在筐体10的顶板11上嵌入有用于使到达固体摄像装置1A的放射线透过到筐体10的内部的窗口构件14。窗口构件14由使从Z轴方向入射的放射线透过的碳纤维或铝等所构成。
基座构件20A、固体摄像元件30、放大器芯片40、芯片搭载基板50、控制基板55以及闪烁器56构成本实施方式中的传感器单元2A。基座构件20A是支撑固体摄像元件30、放大器芯片40、芯片搭载基板50、控制基板55以及闪烁器56的构件。图4是表示基座构件20A的整体形状的立体图。基座构件20A例如由铁、铝、不锈钢、钨合金、铜-钨等的金属所构成，并且是平面形状为大致长方形的板状构件，具有沿着XY平面的主面21和背面22、以及沿着Z轴的侧面23。在主面21上在X轴方向上排列形成有作为第一载置区域的第一载置面21a以及作为第二载置区域的第二载置面21b。第一载置面21a以及第二载置面21b沿着与基座构件20A的厚度方向相交叉的规定平面(在本实施方式中为XY平面)进行延伸。在第一载置面21a与第二载置面21b之间形成有阶差，将平坦的背面22作为基准的第二载置面21b的高度H2(即，第二载置面21b上的基座构件20A的厚度)低于(薄于)将背面22作为基准的第一载置面21a的高度H1(第一载置面21a上的基座构件20A的厚度)。换言之，第二载置面21b相对于包含第一载置面21a的假想平面而位于背面22侧。
基座构件20A进一步具有被形成于第一载置面21a与第二载置面21b之间的狭缝(孔)24。狭缝24从主面21到背面22贯通基座构件20A。在本实施方式中，多个狭缝24被形成于基座构件20A，该多个狭缝24在沿着第一载置面21a与第二载置面21b的边界的方向上排列，并且将该方向作为长边方向来分别进行形成。
基座构件20A进一步具有侧壁部25。侧壁部25从第一载置面21a向Z轴方向突出形成，并被配置于第一载置面21a的周围。侧壁部25与被搭载于第一载置面21a上的固体摄像元件30(后述)的侧面相对。在图4所表示的方式中，一对侧壁部25在与第一载置面21a以及第二载置面21b的排列方向(X轴方向)相交叉的方向(即Y轴方向)上进行排列形成，第一载置面21a被配置于这些侧壁部25之间。
如图2以及图3所示，基座构件20A在筐体10的底板12上其背面22被支撑构件93支撑。支撑构件93例如由铁、铝、不锈钢、钨合金、铜-钨等的材料所构成。另外，支撑构件93如图3所示也可以由例如多个柱状构件来进行构成。基座构件20A由该支撑构件93而与筐体10的底板12相热耦合。还有，支撑构件93也可以与基座构件20A一体地进行形成。另外，支撑构件93优选至少被设置于第二载置面21b以及其周边区域的背侧。
固体摄像元件30是平面形状为长方形的板状的元件，具有基板31、沿着上述规定平面(XY平面)被形成于基板31上的受光面32、位于该受光面32的相反侧的背面33。固体摄像元件30以背面33与第一载置面21a相互相对的方式被配置于第一载置面21a上。另外，在受光面32上配置有闪烁器56。闪烁器56接受从筐体10的窗口构件14进行入射的放射线，并将对应于该放射线的入射强度的强度的可见区域的闪烁光输出到受光面32。
基板31优选由例如玻璃基板来进行构成，并且相对于入射到受光面32的入射光(在本实施方式中，来自闪烁器56的闪烁光)的波长为透明。然后，在本实施方式中，如图3所示，基板31的一部分的侧面31a与相对的侧壁部25通过粘结剂91而被互相粘结，从而固体摄像元件30被固定于基座构件20A。还有，在基板31的背面33与第一载置面21a之间为了防止向受光面32的映入而完全不设置粘结剂等的其他物质。
放大器芯片40是本实施方式中的信号读出用半导体芯片，例如由C-MOS型IC芯片所构成。放大器芯片40和固体摄像元件30通过接合线92而被互相电连接。放大器芯片40将从固体摄像元件30输出的信号(电荷)转换成电压信号并且进行放大，并将该电压信号输出至固体摄像装置1A的外部。
另外，放大器芯片40被安装于在基座构件20A的第二载置面21b上进行配置的芯片搭载基板(配线基板)50上。具体来说，芯片搭载基板50为例如玻璃环氧基板，并且通过被配置于背面侧的连接器51而被支撑于第二载置面21b上。于是，将放大器芯片40安装于芯片搭载基板50的表面上，放大器芯片40和芯片搭载基板50通过接合线96而被互相电连接。连接器51从基座构件20A的主面21侧到背面22侧贯通基座构件20A，放大器芯片40通过连接器51而与控制基板55相电连接。控制基板55包含用于进行放大器芯片40或固体摄像元件30的动作的控制、以及向这些构件的电源的供给的电路。
另外，如图2所示，芯片搭载基板50具有热通孔(thermal via)53。热通孔53通过热传导率与芯片搭载基板50相比较极高的材料(例如金属)被埋入到在芯片搭载基板50的厚度方向上形成的贯通孔中来进行构成。然后，将热导电性树脂54设置于热通孔53与第二载置面21b之间，放大器芯片40通过热通孔53以及热导电性树脂54而与基座构件20A热耦合。
还有，在本实施方式中，将金属制的框体15设置于基座构件20A的主面21上。框体15覆盖被配置于主面21上的固体摄像元件30以及放大器芯片40从而对这些构件进行保护。在框体15中位于筐体10的窗口构件14与固体摄像元件30的受光面32之间的部分，嵌入有窗口构件16。窗口构件16由使从窗口构件14入射的放射线透过到受光面32的碳纤维或铝等所构成。通过固体摄像元件30以及放大器芯片40被这样的框体15覆盖，从而能够在固体摄像装置1A的组装的时候有效地保护固体摄像元件30以及放大器芯片40，另外，能够将固体摄像元件30中除了受光面32之外的部分以及放大器芯片40与放射线或电磁波屏蔽。
在此，对固体摄像元件30以及放大器芯片40的详细的结构进行说明。本实施方式的固体摄像装置1A例如被用于医疗用X射线摄像系统，特别适合于由牙科治疗中的全景(panorama)摄影、牙头摄影、CT摄影等的摄像模式来对被检测者的下巴部的X射线图像进行摄像的系统。因此，本实施方式的固体摄像元件30具备多晶硅被堆积于大面积的玻璃基板上而成的薄膜晶体管或非晶硅被堆积于大面积的玻璃基板上而成的光电二极管，与由单晶硅晶片进行制作的现有的固体摄像元件相比较具有格外宽的受光面积(例如一边为30cm～40cm左右)。图5～图7是表示本实施方式所涉及的固体摄像元件30以及放大器芯片40的结构的示意图。图5是表示固体摄像元件30以及放大器芯片40的平面图，图6是放大了固体摄像元件30的一部分的平面图。再有，图7是表示沿着图6的VII-VII线的截面的侧截面图。还有，在图5～图7中，为了容易理解，一并表示XYZ正交坐标系。
如图5所示，固体摄像元件30具备玻璃基板31、在玻璃基板31的主面上进行制作的受光面32、垂直移位寄存器34。垂直移位寄存器34邻接于受光面32来进行配置。
受光面32通过M×N个像素被二维排列成M行N列来进行构成。图6所表示的像素Pm,n是位于第m行第n列的像素。在此，m为1以上M以下的各个整数，n为1以上N以下的各个整数。还有，在图6中，列方向与X轴方向相一致，行方向与Y轴方向相一致。包含于受光面32的多个像素P1,1～PM,N分别具备光电二极管PD以及读出用开关SW1。读出用开关SW1的一端(一方的电流端子)被连接于光电二极管PD。另外，读出用开关SW1的另一端(另一方的电流端子)被连接于所对应的读出用配线(例如在像素Pm,n的情况下，第n列读出用配线LO,n)。读出用开关SW1的控制端子被连接于所对应的行选择用配线(例如在像素Pm,n的情况下，第m行选择用配线LV,m)。
如图7所示，在玻璃基板31上的整个面，设置有硅膜35。然后，光电二极管PD、读出用开关SW1以及第n列读出用配线LO,n被形成于该硅膜35的表面。光电二极管PD、读出用开关SW1以及第n列读出用配线LO,n被绝缘层36覆盖，并以在绝缘层36之上闪烁器56覆盖玻璃基板31的整个面的方式进行设置。光电二极管PD例如包含非晶硅来进行构成。
本实施方式的光电二极管PD具有由n型多晶硅构成的n型半导体层61、由被设置于n型半导体层61上的i型非晶硅构成的i型半导体层62、由被设置于i型半导体层62上的p型非晶硅构成的p型半导体层63。另外，读出用开关SW1是由多晶硅形成的薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)，并具有作为场效应晶体管(FET)的结构。即，读出用开关SW1具有通道区域64、沿着通道区域64的一方的侧面进行配置的源极区域65、沿着通道区域64的另一方的侧面进行配置的漏极区域66、被形成于通道区域64上的栅极绝缘膜67以及栅极电极68。第n列读出用配线LO,n由金属所构成。闪烁器56对应于所入射的放射线而产生闪烁光并将放射线图像转换成光图像，将该光图像输出到受光面32。
构成读出用开关SW1的多晶硅可以是低温多晶硅。低温多晶硅是在100～600℃的工艺温度下进行形成的多晶硅。100～600℃的工艺温度的范围因为是能够将无碱玻璃作为基板来进行使用的温度范围，所以能够在玻璃基板上制造出大面积的受光面32。无碱玻璃是例如具有0.3～1.2mm的厚度的板状玻璃，并且是作为所谓基板用玻璃来使用的玻璃。该无碱玻璃基本上不含有碱成分，具有低膨胀率以及高耐热性，并且具有稳定的特性。另外，低温多晶硅类器件的移动度为10～600cm2/Vs，并且能够大于非晶硅的移动度(0.3～1.0cm2/Vs)。即，可以降低导通电阻。
还有，在本实施方式中，光电二极管PD的n型半导体层61、读出用开关SW1的通道区域64、源极区域65以及漏极区域66也可以由非晶硅来进行构成。即使是在这样的情况下，也能够适当地取得由本实施方式的传感器单元2A所起到的作用效果(后述)。
图7所表示的那样的像素Pm,n例如由以下所述的那样的工序进行制造。首先，将非晶硅制膜于玻璃基板31上。作为制膜方法，例如优选等离子CVD。接着，根据准分子激光退火(excimer laser annealing)将激光束依次照射于非晶硅膜并对非晶硅膜的整个面实施多晶硅化。于是，形成了硅膜35。接着，在将作为栅极绝缘膜67的SiO2膜形成于多晶硅层即硅膜35的一部分的区域之后，在其上形成栅极电极68。接着，将离子注入到应该成为源极区域65以及漏极区域66的区域。之后，实施硅膜35的图形化，反复实施曝光以及蚀刻，形成其他的电极或接触孔等。另外，在将离子注入到应该成为硅膜35上的像素Pm,n的区域并做成n型之后，在其上依次层叠i型以及p型的非晶硅层(即i型半导体层62以及p型半导体层63)从而形成PIN型光电二极管PD。之后，形成成为绝缘层36的钝化膜。
如图5所示，固体摄像装置1A具备多个放大器芯片40，多个放大器芯片40构成一个信号连接部41。信号连接部41保持对应于从受光面32的各个像素P1,1～Pm,n输出的电荷的量的电压值，并每一行逐次地输出其保持的电压值。
图8是表示固体摄像元件30以及放大器芯片40的内部结构的示意图。如以上所述，受光面32通过M×N个像素P1,1～PM,N被二维排列成M行N列而成。M根行选择用配线LV,1～LV,M各自分别由从第1列遍及第N列进行延伸的单一的配线来进行构成。第m行的N个像素Pm,1～Pm,N通过第m行选择用配线LV,m被连接于垂直移位寄存器34。还有，如图8所示，垂直移位寄存器34被连接于第m行选择用配线LV,m的一端。
信号连接部41(即多个放大器芯片40)具有被设置于每一列的N个积分电路S1～SN以及N个保持电路H1～HN。积分电路S1～SN以及保持电路H1～HN在每一列互相串联连接。各个积分电路S1～SN具有共同的结构。另外，各个保持电路H1～HN具有共同的结构。M个像素P1,n～PM,n各自的输出端通过第n列读出用配线LO,n而被连接于信号连接部41的积分电路Sn的输入端。
积分电路S1～SN分别具有被连接于列读出用配线LO,1～LO,N的输入端并存储被输入到该输入端子的电荷，从输出端将对应于该存储电荷量的电压值输出到保持电路H1～HN。积分电路S1～SN通过共同的复位用配线LR而被连接于控制部37。保持电路H1～HN分别具有被连接于积分电路S1～SN的输出端的输入端并保持被输入到该输入端的电压值，从输出端将其保持的电压值输出到电压输出用配线Lout。保持电路H1～HN通过共同的保持用配线LH而被连接于控制部37。另外，保持电路H1～HN各自分别通过第1列选择用配线LS,1～第N列选择用配线LS,N而被连接于水平移位寄存器38。
垂直移位寄存器34将第m行选择控制信号Vsel(m)输出至第m行选择用配线LV,m，并将该第m行选择控制信号Vsel(m)提供给第m行的N个像素Pm,1～Pm,N的各个。在垂直移位寄存器34中，M个行选择控制信号Vsel(1)～Vsel(M)依次被作为有效值。另外，水平移位寄存器38将列选择控制信号Hshift(1)～Hshift(N)输出至列选择用配线LS,1～LS,N，并将这些列选择控制信号Hshift(1)～Hshift(N)给予保持电路H1～HN。列选择控制信号Hshift(1)～Hshift(N)也依次被作为有效值。
另外，控制部37将复位控制信号Reset输出至复位用配线LR，并将该复位控制信号Reset分别给予N个积分电路S1～SN。控制部37将保持控制信号Hold输出至保持用配线LH，并将该保持控制信号Hold分别给予N个保持电路H1～HN。
对由具备以上的结构的本实施方式的固体摄像装置1A以及传感器单元2A获得的效果进行说明。
在本实施方式的固体摄像装置1A以及传感器单元2A中，固体摄像元件30被配置于金属制的基座构件20A的某个面(第一载置面21a)上，放大器芯片40在金属制的基座构件20A的其它的面(第二载置面21b)上被安装于芯片搭载基板50上。这样，因为通过固体摄像元件30以及放大器芯片40分别被配置于热传导性高的金属制的基座构件20A上的各个载置面21a,21b上从而在放大器芯片40上所产生的热被有效地扩散并且难以到达固体摄像元件30，所以能够有效地减少由于来自放大器芯片40的发热引起的对固体摄像元件30的影响。
再有，在该传感器单元2A中，芯片搭载基板50具有热通孔53，放大器芯片40通过热通孔53而与基座构件20A相热耦合。由这样的结构，能够更加有效地将放大器芯片40的热传递到基座构件20A，并且能够促进基座构件20A上的热扩散。
另外，在固体摄像装置1A以及传感器单元2A中，基座构件20A具有与固体摄像元件30的侧面相对的侧壁部25。由此，因为基座构件20A上的固体摄像元件30的定位变得容易，所以能够容易地提高固体摄像元件30与放大器芯片40的引线接合的精度。
另外，在固体摄像装置1A以及传感器单元2A中，将背面22作为基准的第二载置面21b的高度H2低于第一载置面21a的高度H1。由此，能够减小被安装于芯片搭载基板50上的放大器芯片40的上面高度与固体摄像元件30的上面高度之差，并且能够适当地进行引线接合。
另外，如本实施方式那样，固体摄像装置1A以及传感器单元2A优选基座构件20A具有被形成于第一载置面21a与第二载置面21b之间并从主面21到背面22贯通基座构件20A的狭缝24。因为通过这样的狭缝24被形成于基座构件20A从而能够切断第一载置面21a与第二载置面21b之间的热传导，所以能够更加有效地减少由于来自放大器芯片40的发热引起的对固体摄像元件30的影响。
另外，如本实施方式那样，固体摄像装置1A以及传感器单元2A也可以具备被配置于固体摄像元件30上并且将对应于放射线的入射强度的强度的光输出到受光面32的闪烁器56。在固体摄像装置1A以及传感器单元2A中，以固体摄像元件30的背面33与第一载置面21a互相相对的方式将固体摄像元件30配置于第一载置面21a上。因此，入射到闪烁器56的放射线的一部分会有透过固体摄像元件30而到达第一载置面21a的情况。即使是在这样的情况下，也因为在传感器单元2A中基座构件20A是金属制，所以能够防止放射线透过基座构件20A。由此，例如即使是在控制基板55等被配置于基座构件20A的背面侧的情况下，也能够充分地保护该控制基板55等不受放射线的影响。
另外，如本实施方式那样，固体摄像装置1A以及传感器单元2A在固体摄像元件30具有相对于向受光面32的入射光的波长透明的基板31的情况下，优选通过固体摄像元件30的侧面与侧壁部25互相粘结从而固体摄像元件30被固定于基座构件20A。由此，因为能够省略在固体摄像元件30的背面33与基座构件20A的第一载置面21a之间的粘结剂的配置，所以能够避免粘结剂向受光面映入并且能够将从基座构件20A传递到固体摄像元件30的背面33的热抑制为较小。
另外，如本实施方式那样，热导电性树脂54优选介于芯片搭载基板50的热通孔53与基座构件20A的第二载置面21b之间。由此，能够更加有效地将在放大器芯片40上所产生的热传递到基座构件20A。
另外，如本实施方式那样，固体摄像装置1A优选具备在筐体10内支撑基座构件20A的背面22并且使基座构件20A与筐体10互相热耦合的支撑构件93。由此，因为能够有效地使在放大器芯片40上所产生的热从基座构件20A释放到筐体10，所以能够更加有效地减小对固体摄像元件30的影响。还有，支撑构件93优选至少被设置于第二载置面21b的背侧，另外，支撑构件93在相当于第二载置面21b的背侧的背面22内的区域所占有的面积比例优选大于支撑构件93在相当于第一载置面21a的背侧的背面22内的区域所占有的面积比例。由此，能够更加有效地使在放大器芯片40上所产生的热从基座构件20A释放到筐体10。
在此，图9是表示基座构件20A的背面22和被安装于背面22的支撑构件93的示意图。在本实施方式中，设置有多个柱状的支撑构件93。再有，多个支撑构件93的一部分被配置于相当于第一载置面21a的背侧的背面22内的区域(图中的区域A1)的内侧，剩下的部分被配置于相当于第二载置面21b的背侧的背面22内的区域(图中的区域A2)的内侧。还有，第一载置面21a的背侧的周边也包含于区域A1，例如也包含于相当于侧壁部25的背侧的区域。同样，第二载置面21b的背侧的周边也包含于区域A2。
在图9所表示的例子中，区域A2中的支撑构件93的根数与区域A1中的支撑构件93的根数互相相等，另外，这些支撑构件93的截面积完全相等。再有，区域A2的面积小于区域A1的面积。因此，支撑构件93的安装区域在区域A2中所占有的面积比例大于支撑构件93的安装区域在区域A1中所占有的面积比例。
还有，在图9所表示的例子中多个支撑构件93被排列配置于背面22的周缘部，但是，多个支撑构件93的配置并不限定于此。另外，例如通过使区域A2中的支撑构件93的截面积大于区域A1中的支撑构件93的截面积，或者通过使区域A2中的支撑构件93的根数多于区域A1中的支撑构件93的根数，从而可以实现上述那样的背面22上的支撑构件93的面积比例的关系。
(第1变形例)
接着，对上述实施方式的变形例进行说明。图10是表示上述实施方式的第1变形例所涉及的固体摄像装置1B的结构的截面图，并且表示相当于上述实施方式的图2的截面。
本变形例的固体摄像装置1B所具备的传感器单元2B除了上述实施方式的传感器单元2A的结构之外进一步具备遮光膜(或者遮光带)70。遮光膜70被成膜于固体摄像元件30的玻璃基板31的背面33上，遮蔽从闪烁器56输出并试图要透过玻璃基板31的光。另外，将粘结剂94配置于遮光膜70与第一载置面21a之间，固体摄像元件30和基座构件20A通过粘结剂94而被互相固定。
如本变形例那样，传感器单元也可以在固体摄像元件30的背面33上进一步具备遮光膜70。由此，因为能够有效地防止被配置于固体摄像元件30与基座构件20A之间的构件向受光面32映入，所以例如如本变形例那样将粘结剂94配置于固体摄像元件30与基座构件20A之间而能够更加牢固地将固体摄像元件30固定于基座构件20A。
(第2变形例)
接着，对上述实施方式的第2变形例进行说明。图11以及图12是表示一个变形例所涉及的固体摄像装置1C的结构的截面图。图11表示相当于上述实施方式的图2的截面，图12表示相当于上述实施方式的图3的截面。另外，图13是表示固体摄像装置1C所具备的基座构件20C的整体形状的立体图。
本变形例的基座构件20C与上述实施方式的基座构件20A相同，具有沿着XY平面的主面21和背面22、以及沿着Z轴的侧面23。再有，在主面21上在X轴方向上排列形成有第一载置面21a以及第二载置面21b。即使是在本实施方式中，将平坦的背面22作为基准的第二载置面21b的高度H2(即第二载置面21b上的基座构件20C的厚度)也低于(薄于)将背面22作为基准的第一载置面21a的高度H1(第一载置面21a上的基座构件20A的厚度)。
但是，在本变形例中，第一载置面21a的四边全部被从第一载置面21a向Z轴方向突出的侧壁部26包围。由此，在主面21上形成将第一载置面21a作为底面并且将侧壁部26作为侧面的第一凹部27。与此相同，第二载置面21b的四边全部被从第二载置面21b向Z轴方向突出的侧壁部28包围。由此，在主面21上形成将第二载置面21b作为底面并且将侧壁部28作为侧面的第二凹部29。
如图11以及图12所示，第一凹部27的侧壁部26与被搭载于第一载置面21a上的固体摄像元件30的4个侧面相对。在本变形例中，固体摄像元件30嵌入到第一凹部27，固体摄像元件30由固体摄像元件30的基板31的4个侧面31a和相对的侧壁部26通过粘结剂95而被互相粘结从而被牢固地固定于基座构件20C。
如本变形例那样，基座构件20C也可以具有将第一载置面21a作为底面并且将侧壁部26作为侧面来进行形成的第一凹部27、将第二载置面21b作为底面来进行形成的第二凹部29。由此，因为在第一载置面21a以及第二载置面21b以外的区域能够充分地确保基座构件20C的厚度，所以能够进一步提高由基座构件20C起到的放射线屏蔽效果。另外，通过固体摄像元件30嵌入到第一凹部27，从而能够容易而且高精度地进行受光面32的定位。
另外，在本变形例中，基座构件20C的背面22与第二载置面21b的间隔(即第二载置面21b上的基座构件20C的厚度)H2优选大于第二凹部29的深度D2。由此，因为即使是在第一载置面21a以及第二载置面21b上也能够充分地确保基座构件20C的厚度，所以能够更加提高由基座构件20C起到的放射线屏蔽效果。
(第3变形例)
图14～图16是表示作为上述实施方式的第3变形例的基座构件的各种各样形状的立体图。图14所表示的基座构件20D与第1实施方式的基座构件20A的不同点在于狭缝的形状。本变形例的基座构件20D取代第1实施方式的狭缝24而具有狭缝(孔)71。狭缝71被形成于第一载置面21a与第二载置面21b之间，并从主面21到背面22贯通基座构件20D。在本实施方式中，一个狭缝71被形成于基座构件20D，狭缝71将沿着第一载置面21a与第二载置面21b的边界的方向(即Y轴方向)作为长边方向来进行形成，并具有与该方向上的第一载置面21a的宽度相同等的长度。
如图14所表示的基座构件20D那样，被形成于基座构件的狭缝可以是单数或者可以具有其他各种各样的形状。还有，基座构件的狭缝并不是必须的，即使是在狭缝没有被形成的情况下也能够充分地获得由上述第1实施方式所起到的效果。另外，切断第一载置面与第二载置面之间的热传导的结构并不限于贯通基座构件的狭缝，例如也可以是在第一载置面与第二载置面之间被形成于基座构件的表面以及背面的至少一方的沟槽(凹部)。
图15以及图16所表示的基座构件20E,20F与第1实施方式的基座构件20A的不同点在于侧壁部的形状以及狭缝的有无。图15所表示的基座构件20E取代第1实施方式的侧壁部25而具有侧壁部72。侧壁部72从第一载置面21a向Z轴方向突出来进行形成，并且离散地(例如在第一载置面21a的四个角落)被配置于第一载置面21a的周围。这些侧壁部72与被搭载于第一载置面21a上的固体摄像元件30的侧面相对。在图15所表示的例子中，一对侧壁部72在X轴方向上的第一载置面21a的一端侧上在Y轴方向上排列而形成，另外，其它的一对侧壁部72在X轴方向上的第一载置面21a的另一端侧上在Y轴方向上排列而形成。
另外，图16所表示的基座构件20F取代第1实施方式的侧壁部25而具有侧壁部73。侧壁部73从第一载置面21a以及第二载置面21b向Z轴方向突出来进行形成，在X轴方向上进行延伸的一对侧壁部73在Y轴方向上排列而形成。在本变形例中，一对侧壁部73从第一载置面21a的两侧边遍及第二载置面21b的两侧边而进行延伸，在这些侧壁部25之间配置有第一载置面21a以及第二载置面21b。
如图15以及图16所表示的基座构件20E,20F那样，基座构件的侧壁部能够不限于图4所表示的方式而具有各种各样的形状。特别是如图16所表示的基座构件20F那样，通过侧壁部73从第一载置面21a的侧边遍及第二载置面21b的侧边进行延伸，从而能够进一步提高基座构件的弯曲强度。
本发明所涉及的传感器单元以及固体摄像装置并不限定于上述的实施方式，可以进行其他各种各样的变形。例如，在上述实施方式以及各个变形例中，例示了具备闪烁器并对放射线图像进行摄像的传感器单元以及固体摄像装置，但是，本发明所涉及的传感器单元以及固体摄像装置也可以具备用于对从外部到达固体摄像装置的光学图像进行摄像的结构。
另外，在上述实施方式中，作为第一载置区域以及第二载置区域的例子，表示了沿着规定平面(在实施方式中为XY平面)的第一载置面以及第二载置面，但是，本发明所涉及的第一载置区域以及第二载置区域并不限定于平坦的面，例如可以是具有凹凸的区域或具有弯曲面的区域、或者在一部分上形成有沟槽或凹陷、开口等的区域。
另外，在上述实施方式中，从基座构件的表面贯通到背面的孔(狭缝24、71)被形成于第一载置区域与第二载置区域之间，但是，也可以替代这样的孔而在基座构件的表面以及/或者背面将沟槽或凹部(即非贯通孔)形成于第一载置区域与第二载置区域之间。
上述实施方式所涉及的传感器单元构成为，具备：基座构件，是具有主面以及背面的金属制的构件，第一载置区域和将背面作为基准的高度低于第一载置区域的第二载置区域被形成于主面；固体摄像元件，具有受光面和位于该受光面的相反侧的背面，并以该背面与第一载置区域互相相对的方式被配置于第一载置区域上；以及信号读出用半导体芯片，被安装于在基座构件的第二载置区域上配置的配线基板上，并放大输出从固体摄像元件输出的信号，基座构件进一步具有与固体摄像元件的侧面相对的侧壁部，信号读出用半导体芯片和固体摄像元件通过接合线而互相电连接，配线基板具有热通孔，信号读出用半导体芯片通过热通孔而与基座构件热耦合
另外，传感器单元也可以构成为，基座构件进一步具有被形成于第一载置区域与第二载置区域之间并且从主面到背面贯通基座构件的孔。因为通过将这样的孔形成于基座构件从而能够切断第一载置区域与第二载置区域之间的热传导，所以能够更加有效地减少由于来自半导体芯片的发热引起的对固体摄像元件的影响。
另外，传感器单元也可以构成为，进一步具备被配置于固体摄像元件上并且将对应于放射线的入射强度的强度的光输出至受光面的闪烁器。在上述传感器单元中，以固体摄像元件的背面与第一载置区域互相相对的方式将固体摄像元件配置于第一载置区域上。因此，入射到闪烁器的放射线的一部分会有透过固体摄像元件而到达第一载置区域的情况。即使是在这样的情况下，也因为在上述传感器单元中基座构件是金属制，所以能够防止放射线透过基座构件。由此，例如即使是在控制基板等被配置于基座构件的背面侧的情况下，也能够充分地保护该控制基板免受放射线的影响。
另外，传感器单元也可以构成为，基座构件具有将第一载置区域作为底面并且将侧壁部作为侧面来进行形成的第一凹部、将第二载置区域作为底面来进行形成的第二凹部。由此，因为在第一载置区域以及第二载置区域以外的区域能够充分地确保基座构件的厚度，所以能够进一步提高由基座构件所起到的放射线屏蔽效果。另外，通过固体摄像元件嵌入到第一凹部，从而能够容易而且高精度地进行受光面的定位。
另外，传感器单元也可以构成为，基座构件的背面与第二载置区域的间隔大于第二凹部的深度。由此，因为即使是在第一载置区域以及第二载置区域也能够充分地确保基座构件的厚度，所以能够更加提高由基座构件所起到的放射线屏蔽效果。
另外，传感器单元也可以构成为，固体摄像元件具有相对于向受光面的入射光的波长透明的基板，并且通过固体摄像元件的侧面与侧壁部互相粘结从而固体摄像元件被固定于基座构件。由此，因为能够省略在固体摄像元件的背面与基座构件的第一载置区域之间的粘结剂的配置，所以能够避免粘结剂向受光面映入。
另外，传感器单元也可以构成为，固体摄像元件具有相对于向受光面的入射光的波长透明的基板，并且遮光膜被设置于固体摄像元件的背面上。由此，因为能够有效地防止被配置于固体摄像元件与基座构件之间的构件向受光面映入，所以例如将粘结剂配置于固体摄像元件与基座构件之间从而能够更加牢固地将固体摄像元件固定于基座构件。
另外，上述实施方式所涉及的固体摄像装置构成为，具备：上述的任意一个传感器单元；筐体，容纳基座构件、固体摄像元件以及信号读出用半导体芯片；支撑构件，在筐体内支撑基座构件的背面并且使基座构件与筐体互相热耦合。根据该固体摄像装置，因为能够有效地使在信号读出用半导体芯片上所产生的热从基座构件释放到筐体，所以能够更加有效地减小对固体摄像元件的影响。
另外，固体摄像装置也可以构成为，支撑构件在相当于第二载置区域的背侧的基座构件的背面内的区域所占有的面积比例大于支撑构件在相当于第一载置区域的背侧的基座构件的背面内的区域所占有的面积比例。由此，能够更加有效地使在信号读出用半导体芯片上所产生的热从基座构件释放到筐体。
产业上的利用可能性
本发明可以作为一种能够减少来自半导体芯片的发热的对固体摄像元件的影响的传感器单元以及固体摄像装置来进行利用。
符号的说明
1A～1C…固体摄像装置、2A,2B…传感器单元、10…筐体、14,16…窗口构件、15…框体、20A～20F…基座构件、21…主面、21a…第一载置面、21b…第二载置面、22…背面、23…侧面、24…狭缝、25,26,28…侧壁部、27…第一凹部、29…第二凹部、30…固体摄像元件、31…(玻璃)基板、32…受光面、33…背面、40…放大器芯片、50…芯片搭载基板、51…连接器、53…热通孔、54…热导电性树脂、55…控制基板、56…闪烁器、91,94,95…粘结剂、92,96…接合线、93…支撑构件。

Claims (12)

1.一种传感器单元，其特征在于：
具备：
基座构件，是具有主面以及背面的金属制的构件，第一载置区域和将所述背面作为基准的高度低于所述第一载置区域的第二载置区域被形成于所述主面；
固体摄像元件，具有受光面和位于该受光面的相反侧的背面，并以该背面与所述第一载置区域互相相对的方式被配置于所述第一载置区域上；以及
信号读出用半导体芯片，被安装于在所述基座构件的所述第二载置区域上配置的配线基板上，并放大输出从所述固体摄像元件输出的信号，
所述基座构件进一步具有与所述固体摄像元件的侧面相对并且在与所述第一载置区域以及所述第二载置区域的排列方向相交叉的方向上排列而形成的一对侧壁部，所述第一载置区域被配置于所述一对侧壁部之间，
所述信号读出用半导体芯片和所述固体摄像元件通过接合线而互相电连接，
所述配线基板具有热通孔，所述信号读出用半导体芯片通过所述热通孔而与所述基座构件热耦合。
2.如权利要求1所述的传感器单元，其特征在于：
所述基座构件进一步具有形成于所述第一载置区域与所述第二载置区域之间并且从所述主面到所述背面贯通所述基座构件的孔。
3.如权利要求1所述的传感器单元，其特征在于：
进一步具备配置于所述固体摄像元件上并且将对应于放射线的入射强度的强度的光输出至所述受光面的闪烁器。
4.如权利要求2所述的传感器单元，其特征在于：
进一步具备配置于所述固体摄像元件上并且将对应于放射线的入射强度的强度的光输出至所述受光面的闪烁器。
5.如权利要求3所述的传感器单元，其特征在于：
所述基座构件具有将所述第一载置区域作为底面并且将所述侧壁部作为侧面来形成的第一凹部、以及将所述第二载置区域作为底面来形成的第二凹部。
6.如权利要求4所述的传感器单元，其特征在于：
所述基座构件具有将所述第一载置区域作为底面并且将所述侧壁部作为侧面来形成的第一凹部、以及将所述第二载置区域作为底面来形成的第二凹部。
7.如权利要求5所述的传感器单元，其特征在于：
所述基座构件的所述背面与所述第二载置区域的间隔大于所述第二凹部的深度。
8.如权利要求6所述的传感器单元，其特征在于：
所述基座构件的所述背面与所述第二载置区域的间隔大于所述第二凹部的深度。
9.如权利要求1～8中的任意一项所述的传感器单元，其特征在于：
所述固体摄像元件具有相对于向所述受光面的入射光的波长透明的基板，通过所述固体摄像元件的侧面与所述侧壁部互相粘结从而所述固体摄像元件被固定于所述基座构件。
10.如权利要求1～8中的任意一项所述的传感器单元，其特征在于：
所述固体摄像元件具有相对于向所述受光面的入射光的波长透明的基板，
遮光膜被设置于所述固体摄像元件的所述背面上。
11.一种固体摄像装置，其特征在于：
具备：
权利要求1～10中的任意一项所述的传感器单元；
筐体，容纳所述基座构件、所述固体摄像元件以及所述信号读出用半导体芯片；以及
支撑构件，在所述筐体内支撑所述基座构件的所述背面并且使所述基座构件与所述筐体互相热耦合。
12.如权利要求11所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述支撑构件在相当于所述第二载置区域的背侧的所述基座构件的所述背面内的区域所占有的面积比例大于所述支撑构件在相当于所述第一载置区域的背侧的所述基座构件的所述背面内的区域所占有的面积比例。
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