CN1423477A - 固态成像装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种结构件,其中,电路板被连接到固态图像拾取元件、且位于该结构件安装固态图像拾取元件的部分与该结构件安装透光件的另一部分之间,电路板被整体密封到该结构件内。该固态图像拾取元件被安装到通孔部分(1C),一个透光件安装成覆盖该通孔部分(1C)并以预定距离与固态图像拾取元件分开的方式。在模制该结构件的过程中,电路板被整体地模制,因此可以节省人力、简化安装结构,从而使装置小型化。
Description
技术领域
本发明涉及固态成像装置及其制作方法，尤其涉及具有固态图像拾取元件的诸如监视摄像机、医用摄像机、或车载摄像机的小型成像装置及其制作方法。
背景技术
这种成像装置通过如透镜的光学系统接收图像、并以电信号形式输出该图像。近年来，随着这种成像装置的小型化和性能的提高、以及图像拾取器尺寸的日益减小，成像装置被用于各种领域、且其市场扩展到图像输入器件。
在使用固态图像拾取元件的传统成像装置中，诸如透镜、固态图像拾取元件、和安装有用于该元件的驱动电路和信号处理电路的LSI的每个部件均具有壳体或结构部件的形状，并且各部件相互组合。通常，基于这种组合的安装结构由安装到平面印刷电路板的安装元件形成。
为进一步缩小这种装置，日本专利公开2001-245186中提出了一种如图11所示的三维印刷电路板201。印刷电路板201由树脂制成，其中，安装件由具有矩形台形状的腿部201A、形成在该腿部上的主体部201B、和形成在腿部201A与主体部201B之间交界处的通孔部分201C构成。印刷电路图案205形成在腿部201A后表面侧上的三维印刷电路板上。透镜装配在主体部201B的内圆周上。以透镜的轴217为中心时，滤光器203位于通孔部分201C之上、固态图像拾取元件204和芯片部件208被设置在通孔部分201C的下面。如图12的剖视图所示，利用焊料214通过形成在腿部201A上的印刷电路图案205将印刷电路板连接到诸如移动电话或个人计算机等装置的主板213。在主板213上形成许多部件219，部件219包括诸如用于处理固态成像元件的输出信号的信号处理电路、晶体管、和电容等芯片部件。通过球栅阵列(BGA)221将主板213连接到柔性电路板(FPC)120而建立部件之间的连接。图13是表示这种连接的主要部分的视图。通过形成在图像拾取元件204表面上的凸起206将固态成像元件204连接到形成在腿部201A上的印刷电路图案205，而后，用密封树脂207进行密封以完成与三维印刷电路板201的连接。
相同的部分用相同的标号表示。
从图中可知，很多部件必须被安装、而后再相互连接。因此，传统装置所存在的问题是许多连接一定要在安装各部件的过程中完成，所以装置的尺寸较大、并且安装过程需要较长的时间周期。
在安装过程中，如图14A-14C所示，采用了下面的方法：在三维印刷电路板模制后(图14A)，将固态图像拾取元件204安装到该电路板(图14B)，而后安装滤光器203(图14C)。
在将固态图像拾取元件204安装到三维印刷电路板201的过程中的加热步骤中，三维印刷电路板201出现较大的变形、并且在固态图像拾取元件204与三维印刷电路板201之间的连接部分产生极大的应力，于是连接经常因发生开裂而失败。
一般来说，这种三维印刷电路板经注模而制成。但其问题是，从模制精度和注模寿命的角度来看，通常用于减小树脂材料膨胀系数的填料不能以大于某一给定的量进行添加。
通常用于注模的热塑性树脂具有直链分子结构，所以它显示出在分子结合方向上小的线性膨胀系数、而在垂直于分子结合方向上大的线性膨胀系数的各向异性的特性。在这种树脂中，填料沿模压流方向定向，于是显示出在垂直于模压流方向上大膨胀系数的各向异性的特性。
如上所述，传统的固态成像装置通过在其外部安装诸如信号处理电路的各种功能部件而构成，所以，存在该安装过程需要较长的时间周期、并且器件的尺寸也较大的问题。另外，连接失败在固态图像拾取元件与处理电路部件之间的连接部分发生，这也降低了可靠性。
在将固态图像拾取元件安装到三维印刷电路板的过程中的加热步骤中，三维印刷电路板出现较大的变形、并且在固态图像拾取元件与三维印刷电路板之间的连接部分产生极大的应力，于是连接经常因开裂发生而失败。
通常，这种位于固态图像拾取元件与三维印刷电路板之间的连接部分由设置在固态图像拾取元件上的焊接点和三维印刷电路板的端子构成。它们之间的连接由采用诸如银胶的导电粘接剂、超声波焊接、热压焊接等连接方式实现。
在各种方法中，由于三维印刷电路板的热变形，固态图像拾取元件的粘接极易开裂，这将导致生产量下降。
当将印刷电路板制成三维结构时可使其小型化、但其热变形通常大于二维结构的情况，所以存在因膨胀系数不同所导致的变形阻碍了产量提高的严重问题。
因此，希望提出一种能够容易地连接到外部处理电路、又能进一步减小尺寸的固态成像装置。
发明内容
本发明是在上述情形下作出的。本发明的目的是提供一个固态成像装置，其中，不需要外围连接电路，且该固态成像装置的制作方法简单、尺寸小、可靠性高。
本发明的另一个目的是抑制诸如三维印刷电路板的结构件的热变形，以确保固态成像装置的连接、并改善该固态成像装置的焊接质量。
根据本发明，一个整体地封装有电路板的结构件被使用，该电路板被连接到固态图像拾取元件并被设置在结构件连接固态图像拾取元件的部分与结构件连接透光件的另一部分之间，固态图像拾取元件被安装到通孔部分，透光件的安装可覆盖通孔部分、并以预定距离与固态图像拾取元件分开。在模制结构件的步骤中，电路板被整体地模制，因此可以减少劳动力，安装部分的结构可被简化，从而实现器件的小型化。
根据本发明，固态成像装置包括：结构件，它由绝缘树脂构成并具有通孔部分；固态图像拾取元件，它安装到该结构件、用以覆盖通孔部分；透光件，它安装到该结构件、用以覆盖通孔部分、并以预定距离与固态图像拾取元件分开；和电路板，它被安装到该固态图像拾取元件、并被整体地密封在结构件内，该电路板被设置在结构件连接固态图像拾取元件的部分与结构件连接透光件的另一部分之间。
根据本发明，利用安装固态图像拾取元件的部分与安装透光件的部分之间的光学间隔的厚度将产生小的热变形的电路板密封(到周边部分中)。于是，可大大减少外围部件的数量，器件可小型化。由于电路板与结构件整体地模制，所以在安装固态图像拾取元件时产生的结构件的热变形明显地减小，因此显著降低了连接故障。
优选地，电路板是具有从固态图像拾取元件的安装部分露出的导体图案的多层接线板，固态图像拾取元件直接面朝下连接到电路板的导体图案。
在该结构中，外部连接数量减少，借助面朝下连接可使器件变小变薄。
优选地，电路板包括用于处理固态图像拾取元件的输出信号的信号处理电路。
在该结构中，电路板因具有信号处理电路而不需设置外部电路，所以电路板可小型化。另外，信号处理电路紧靠固态图像拾取元件而形成，故可缩短处理时间、并降低噪音水平。
优选地，信号处理电路是一个连接到电路板第一表面的芯片部件，第一表面位于安装透光件的一侧。
在该结构中，由于信号处理电路被安装成位于多层接线板上的芯片部件，故可小型化。另外，信号处理电路紧靠固态图像拾取元件而形成，故可缩短处理时间、并降低噪音水平。
优选地，电路板由具有与通孔部分对应部分的环形件构成、并包括通孔以便具有伸入到该通孔部分并安装透光件的部分，透光件被固定到电路板上用以安装透光件的部分。
在该结构中，由于透光件安装到热变形小的电路板上，所以热变形能够被进一步抑制。
优选地，电路板由多层接线板构成，导体图案也在安装固态图像拾取元件的表面一侧露出，固态图像拾取元件被直接连接到该导体图案。
在该器件的这种结构中，连接被简化、且装置进一步变小变薄。
优选地，结构件具有腿部和位于腿部的圆柱主体部，通孔部分位于该主体部与腿部之间。
当这种结构用于传统装置时，整个结构可缩小，但其问题是热变形所导致的连接部分的变形易使连接出现故障。反之，本发明的固态图像拾取元件可在热膨胀系数小于绝缘树脂且产生较小热变形的电路板通过整体模制而安装之后再进行安装。因此，由绝缘树脂制成的结构的热变形可被抑制，固态图像拾取元件的连接可靠性增加。
优选地，多层接线板被电连接到形成在腿部表面部分的导体图案。
在这个结构中，装置能够容易地连接到外部装置、并能够进一步缩小。
优选地，多层接线板由热膨胀系数小于绝缘树脂的材料构成。
在这个结构中，由于多层接线板的热膨胀系数小于构成结构件的热膨胀系数，所以安装固态图像拾取元件期间因热所产生的变形被减少、于是能够改善可靠性。
优选地，透光件是通过在石英玻璃表面形成多层结构的介电薄膜而构成的。
在这个结构中，由于石英玻璃的热膨胀系数比构成该结构件的树脂的热膨胀系数小一个数量级，所以安装固态图像拾取元件期间的热量所产生的变形可减小，于是可靠性得到改善。
优选地，透光件由热固性树脂构成。
在这个结构中，由于用热固性树脂构成透光件，所以安装固态图像拾取元件期间的热量所产生的变形可减小，于是可靠性得到改善。
优选地，透光件是滤光器。
该滤光器的安装位置确定固态图像拾取元件与安装在外部位置的透镜之间的距离，所以，该安装位置是一个重要因素。在这个结构中，由于透光件经整体模制而固定、并由小热膨胀系数部件构成，所以该结构件在透光件周围的变形被抑制。因此，结构件在固态图像拾取元件周围的热变形可被抑制，于是固态图像拾取元件与滤光器之间的距离的稳定性提高，从而可更好地摄取图像。
优选地，电路板由形成在透光基底表面上的环形多层接线部分构成，一个位于透光基底中心区、并从多层接线部分露出的区域形成滤光器。
在这个结构中，透光基底的中心区构成滤光器，多层接线部分形成在基底的外圆周区，电路板和滤光器由同一基底构成。因此，部件数量进一步减少，器件可变小变薄。另外，安装步骤数进一步减少，安装过程的可操作性被改善。
此外，根据本发明，通过将电路部分与固定件一起整体地密封而形成的结构件被使用，电路部分被连接到固态图像拾取元件并形成在柔性基底上、以便设置在安装固态图像拾取元件的结构件的部分与安装透光件的其它部分之间，固态图像拾取元件安装到通孔部分，透光件被安装、以便覆盖以预定距离与固态图像拾取元件分开的通孔部分。在模制结构件的过程中，形成在柔性基底上的电路部分与固定件一起模制，所以可节省人力、安装部分的结构可简化，于是能实现器件的小型化、并能容易地将器件连接到外部装置。
本发明的固态成像装置中的器件包括：结构件，它由绝缘树脂构成并具有通孔部分；固态图像拾取元件，它安装到该通孔部分；和透光件，它被设置以便覆盖以预定距离与固态图像拾取元件分开的通孔部分；和固定件，其热膨胀系数小于树脂的热膨胀系数；柔性基底，它连接到该固定件；电路部分，它形成在柔性基底的表面上，在电路部分上、所需的功能元件被整体密封安装到位于结构件安装该固态图像拾取元件的部分与结构件安装透光件的另一部分之间。
在这个结构中，利用安装固态图像拾取元件的部分与安装透光件部分之间的光学空间、将形成在被连接到产生小的热变形的固定件上的柔性基底上的电路部分密封(到周边部分内)。因此，可大大地减少外设部件的数量，器件可被缩小。由于包括电路部分的固定件与结构件一起模制，所以在安装固态图像拾取元件时结构件产生的热变形可明显减小，从而极大地减少了连接故障。
优选地，电路部分具有设置有从结构件连接该固态图像拾取元件的部分露出的部分的导体图案的多层接线结构，于是，固态图像拾取元件被直接地面朝下连接到该电路部分的导体图案。
在这个结构中，外部连接的数量被减少，通过面朝下连接可使器件变小、变薄。
优选地，电路部分包括用于处理固态图像拾取元件的输出信号的信号处理电路。
在这个结构中，由于电路部分包括信号处理电路，所以不需要设置外部电路，因此可实现小型化。另外，信号处理电路紧靠固态图像拾取元件形成，所以处理时间可缩短、噪音等级可降低。
优选地，该固定件是具有与通孔部分对应区内的孔口的环形陶瓷基底，信号处理电路是连接到电路部分的芯片部件。
在这个结构中，由于陶瓷基底用作固定件，信号处理电路安装成电路部分上的芯片部件，所以可实现小型化。另外，信号处理电路紧靠固态图像拾取元件形成，所以处理时间可缩短、噪音等级可降低。
优选地，构成信号处理电路的芯片部分连接到电路部分的第一表面，该第一表面位于透光件被连接的一侧、并通过形成在陶瓷基底中的通孔连接到该电路部分。
在这个结构中，能够容易地实现高可靠性连接，信号处理电路可紧靠固态图像拾取元件形成，于是处理时间可缩短、噪音等级可降低。
优选地，电路部分由多层接线结构件构成，导体图案在安装固态图像拾取元件的表面侧上露出，固态图像拾取元件被直接连接到该导体图案。
在这个结构的器件中，易于进行连接，并且器件可进一步变小、变薄。
优选地，结构件具有其上形成接线部分的腿部、位于该腿部上的圆柱主体部、和形成在主体部与腿部之间的通孔部。
当这种结构应用于传统器件时，整个结构可缩小，但它会产生因热变形导致的连接部分的变形所造成的连接故障。反之，在本发明中，固态图像拾取元件可在热膨胀系数小于绝缘树脂且产生较小热变形的电路板通过整体模制而安装之后再进行安装。因此，由绝缘树脂制成的结构件的热变形可被抑制，固态图像拾取元件的连接可靠性能够增加。
优选地，多层接线结构件被电连接到形成在腿部表面部分的导体图案。
在这个结构中，器件能够容易地连接到外部装置、并能够进一步缩小。
优选地，透光件是滤光器。
该滤光器的安装位置确定固态图像拾取元件与安装在外部位置的透镜之间的距离，所以，该安装位置是一个重要因素。在这个结构中，由于透光件经整体模制而固定、并由小热膨胀系数部件构成，所以该结构件在透光件周围的变形被抑制。因此，结构件在固态图像拾取元件周围的热变形可被抑制，于是固态图像拾取元件与滤光器之间距离的稳定性提高，从而可更好地摄取图像。
优选地，柔性基底具有设置有向结构件外部延伸的导体端子图案的伸长部分，导体端子图案构成电源和信号处理电路的输出端子。
在这个结构中，薄膜载体可与接线图案一起伸出到结构件的外部、并被连接到外部部件。因此，该器件可被安装到折叠式便携电话等装置，从而，在很大程度上实现小型化。
在本发明的方法中，其方法包括：接线板形成步骤，制备具有在中心区内的通孔的绝缘层、并形成接线层以便形成电路板；将信号处理电路芯片连接到该电路板的第一表面的步骤；结构件模制步骤，用绝缘树脂覆盖形成有信号处理电路的电路部分、并在与通孔对应的一个区内形成通孔部分而进行密封处理，从而形成结构件；固态图像拾取元件的安装步骤，将固态图像拾取元件安装到电路板的第二表面以覆盖结构件的通孔部分；透光件的安装步骤，将透光件安装到电路板的第一表面。
在这个结构中，由于小热变形的电路板与结构件一起模制，所以在安装固态图像拾取元件时产生的结构件的热变形明显减小，于是大大降低了连接故障。安装透光件的步骤不是必需的，所以可改进生产效率。另外，这种连接不需要空白边缘。因此器件可缩小。
优选地，该结构件的模制步骤是通过注模形成由热塑性绝缘树脂构成的结构件的注模步骤。
当结构件借助注模由热塑性树脂形成时，在固化处理过程中易产生特定的变形，并且在器件用于高温环境时也会产生变形，因此，导致了在固态图像拾取元件连接到该结构件的部分(三维印刷电路板)易产生连接故障的问题发生。反之，在这种结构中，由绝缘树脂形成的结构件的热变形被热膨胀系数小于绝缘树脂的电路板所抑制，所以变形很小，因此，固态图像拾取元件的连接可靠性被提高。
此外，在本发明的方法中，其步骤包括：板形成步骤，制备在中心区内具有通孔的柔性基底、形成构成电路部分的接线层、并将该柔性基底连接到固定件；在该电路部分中形成信号处理电路的步骤；结构件的模制步骤，用绝缘树脂覆盖形成有信号处理电路的电路部分、并在与通孔对应的一个区内形成通孔部分而进行密封处理，从而形成结构件；固态图像拾取元件的安装步骤，将固态图像拾取元件电连接到该电路部分、并覆盖结构件的通孔部分；透光件的安装步骤，将透光件安装到该电路部分的第一表面。
在这种结构中，由于形成有电路部分的柔性基底被连接到也被用作信号处理电路和支承部分的小热变形的固定件、而且这些部件与结构件一起模制，所以在安装固态图像拾取元件时所产生的结构件的热变形明显减小，因此连接故障大大下降。由于安装芯片等的步骤不是必需的，所以生产效率得到改善。另外，这种连接不需要空白边缘。因此器件可被缩小。
优选地，该结构件的模制步骤是通过注模形成由热塑性绝缘树脂构成的结构件的注模步骤。
当结构件借助注模由热塑性树脂形成时，在固化处理过程中易产生特定的变形，并且在器件用于高温环境时也会产生变形，因此，在固态图像拾取元件连接到该结构件的部分(三维印刷电路板)易产生连接故障。反之，在这种结构中，由绝缘树脂形成的结构件的热变形被热膨胀系数小于绝缘树脂的电路板所抑制，所以变形很小，因此，固态图像拾取元件的连接可靠性被提高。
附图说明
图1是本发明第一实施例的固态成像装置的剖视图；
图2是本发明第一实施例的固态成像装置的主体部分的放大剖视图；
图3A-3D示出了制作本发明第一实施例的固态成像装置的方法步骤；
图4是本发明第二实施例的固态成像装置主体部分的剖视图；
图5示出了制作本发明第二和第四实施例的固态成像装置的方法步骤；
图6是本发明第三实施例的固态成像装置的剖视图；
图7是本发明第三实施例的固态成像装置的剖视图；
图8A-8D示出了制作本发明第三实施例的固态成像装置的方法步骤；
图9是本发明第四实施例的固态成像装置的剖视图；
图10是本发明第二实施例的固态成像装置主体部分的平面图；
图11是传统固态成像装置的透视图；
图12是传统固态成像装置的剖视图；
图13是传统固态成像装置主体部分的剖视图；
图14A-14C示出了在传统技术实例中、安装固态成像装置主体部分的步骤。
具体实施方式
下面，将结合附图具体地说明本发明。
(实施例1)
图1和2是本发明第一实施例的固态成像装置主体部分的视图。
在该固态成像装置中，在其上安装有固态图像拾取元件的结构件1的模制过程中，多层接线板2与形成在多层接线板2的第一表面上的信号处理电路芯片DSP 22一起被密封到由绝缘聚邻对苯三甲酰胺树脂构成的结构件1中。另外，多层接线板被用作形成基础件的陶瓷基底的服务电路板，陶瓷基底的热膨胀系数明显地小于构成该结构件的树脂的热膨胀系数。结构件1具有通孔部分1C。构成滤光器3的板形件安装到结构件1而面对通孔部分1C并位于多层接线板2的第一表面的上方，结构件1包括其中的处理电路芯片DSP 22。固态图像拾取元件4以面朝下方式安装到多层接线板2的第二表面。在该实施例中，滤光器3由石英折射板构成，滤光器的周边部分用粘接剂固定到结构件1。
多层接线板2可从通孔开口部分1C和/或结构件除去滤光器的位置露出。在这种情况下，滤光器被固定在多层接线板2上。
固态成像装置包括结构件1和固态图像拾取元件4。结构件1由绝缘聚邻对苯三甲酰胺树脂构成、并包括：具有矩形台形状的腿部1A；形成在腿部1A上的主体部1B；和形成在腿部1A与主体部1B之间交界处的通孔部分1C。结构件1还包括在安装滤光器3的附近部分的具有多层接线板2的接线部分，该接线部分在腿部1A的表面部分具有端子图案5。在多层接线板2中，内边缘部分地沿通孔部分1C的方向伸出、并至少形成一个孔。固态图像拾取元件4被连接到安装在通孔部分1C的接线部分、并经孔27被电连接到端子图案5。
多层接线板2通过在陶瓷基底20的第一表面(正面)和第二表面(背面)上分别形成铜接线图案21的多层膜和聚酰亚胺树脂膜24而构成。在各层中的铜接线图案21通过形成在聚酰亚胺树脂膜24中的孔23而相互连接。另外，诸如薄膜电容25和薄膜电阻26的元件形成在多层接线板中。
下面，将说明第一实施例的固态成像装置的制作方法。
如图3A所示，首先，在陶瓷基底20的第一(正面)和第二(背面)表面上形成铜薄膜，利用光刻技术在铜薄膜上形成接线图案21、而后施加聚酰亚胺树脂膜24，并形成过孔23。接着，在形成铜薄膜之后，利用光刻技术进行形成图案的处理、以便反复地形成接线图案21，从而形成具有所需图案的多层接线板2。在图案形成步骤中，电阻薄膜叠置并被夹在接线图案之间而形成薄膜电容，电阻薄膜设置在接线图案之间而形成薄膜电阻，并根据需要连接芯片部件。
而后，如图3B所示，将信号处理电路芯片DSP 22直接连接到形成在基底正面上的接线图案21上的凸起21S。
将这个形成的多层接线板2放置在压注模中。如图3C所示，将聚邻对苯二甲酰胺树脂注入压注模的空腔，然后冷却并硬化，从而形成由聚邻对苯二甲酰胺树脂构成的结构件1，该结构件包括具有矩形台形状的腿部1A；形成在腿部1A上的主体部1B；和形成在腿部1A与主体部1B之间交界处的通孔部分1C。
另一方面，将具有所需折射率的多层结构的介电薄膜蒸镀到石英板表面而形成由介电干涉滤光器构成的滤光器3。
而后，如图3C所示，滤光器3被连接到从结构件1露出的多层接线板2的第一表面、以便面对通孔部分1C。
之后，借助例如溅射技术的电镀工艺或薄膜工艺、将包括形成在腿部1A背面上的端子图案5的接线部分形成在结构件1的预定区中。
而后，如图3D所示，将固态图像拾取元件(芯片)4安装到结构件1的通孔部分的一个表面上。凸起6预先形成在固态图像拾取元件4的接触端子上，该端子通过热压连接方式被连接到形成在结构件1的腿部1A上的端子图案的端部。之后，进行树脂密封处理、以便用树脂密封件7覆盖固态图像拾取元件4的表面。
最后，用防护罩9覆盖透镜8、并用粘接树脂10将透镜8连接到结构件1而形成图1和2所示的固态成像装置。
在形成的这个固态成像装置中，其上安装有诸如DSP的芯片部件、且其上安装有薄膜电阻和薄膜电容的多层接线板被密封到由绝缘树脂构成的结构件中。因此，该器件的体积很小、易于制作、且可靠性高。
由绝缘树脂构成的结构件1被密封在结构件内的多层接线板支承。所以，在安装固态图像拾取元件的过程中，热膨胀系数小于该结构件的多层接线板被用作固定件以抑制结构件的热变形，于是可提高固态图像拾取元件的连接可靠性。
另外，不需要进行外围电路部件例如信号处理电路的安装。该器件被构成所谓的混合IC，这种部分利用形成在滤光器与固态图像拾取元件之间的光学空间而设置。因此，该器件的尺寸被明显地减小。
不需要安装这种器件的步骤。所以，安装步骤大大减少，可操作性得到改善。
该结构件通过注模制成。聚邻对苯二甲酰胺树脂具有直链分子结构，因此显示出各向异性的特性，即热膨胀系数在分子结合方向上小、而在垂直于分子结合方向的方向上大。所以，在第一实施例中，环形多层接线板被密封以便包围该通孔部分。另一方面，可在平行于热塑性树脂的注模方向上密封两个多层接线板，而使该接线板横跨通孔部分彼此相对。再一个方面是可以在垂直于分子结合方向上抑制伸展。
在第一实施例中，优选地，通过例如在埋置滤光器位置的周围形成与通孔部分连通的孔、以便释放安装固态图像拾取元件时所产生的气体。
在多层接线板的形成中，可借助激光成孔在基底或绝缘薄膜上形成该通孔，而后进行溅射处理、电镀处理等工序。
可在最后步骤中对结构件的整个表面进行电镀，表面镀层可连接到多层接线板的接地端子而形成电磁屏蔽。
(实施例2)
图4是本发明第二实施例的固态成像装置主体部分的视图。
在第一实施例中，滤光器3安装到多层接线板。相反地，在第二实施例中，构成多层接线板的陶瓷基底由透光陶瓷制成，所需的薄膜形成在表面上，作为被用作滤光器的多折射材料20S。被密封到结构件中的多层接线板以下述方式构成。多折射材料20S被用作绝缘基底，并形成多层接线结构件2M、以便在除了与通孔部分1C对的应区之外的周围区中具有环形。多层接线结构件2M被放置在压注模内，而后进行注模以便用由聚邻对苯二甲酰胺树脂构成的结构件密封多层接线结构件2M的中心区。
根据该实施例的制作方法，在安装固态图像拾取元件4的结构件1的模制中，集成有很多多层接线结构件2M的板形件被形成，很多结构件与该板形件一起整体地模制，而后，模制的产品可被切割成单个的固态成像装置。
在该实施例中，为了释放在安装固态图像拾取元件时所产生的内部气体，优选地在被用作滤光器的中心区内形成与通孔部分1C连通的通孔。并且以与第一实施例相同的方式形成该装置的其它部分。
在该制作方法中，以与第一实施例相似的方式形成该实施例的器件。但是，在该实施例中，不仅滤光器、而且结构件也被整体地模制，模制的产品最终沿图5所示的切割线d1、d2、d3、...、c1、c2、c3、...被切割，于是得到图4所示的固态成像装置。
(实施例3)
图6和7是本发明第三实施例的固态成像装置主体部分的视图。图7是沿图6中的线A-A所作的剖视图。
在该固态成像装置中，在安装有固态图像拾取元件104的结构件101的模制过程中，陶瓷基底102g和形成在被用作柔性基底的薄膜载体120F上的多层结构的电路部分102与形成在陶瓷基底102g第一表面上的信号处理电路芯片(DSP)122一起、经陶瓷基底102g上被打开的通孔(未示出)被密封到由绝缘的聚邻对苯二甲酰胺树脂构成的结构件101中。另外，陶瓷基底102g被用作固定件，陶瓷基底102g的热膨胀系数明显地小于构成结构件101的聚邻对苯二甲酰胺树脂。结构件101包括通孔部分101C。构成滤光器103的板形件被安装到其内包括信号处理电路芯片(DSP)122的结构件101，电路部分102固定到陶瓷基底102g的第一表面，以便该板形件面对通孔部分101C。固态图像拾取元件104以面朝下方式安装到陶瓷基底的第二表面。在该实施例中，滤光器103由石英折射板构成，滤光器103的周边部分用粘接剂固定到结构件101。
电路部分102可从通孔开口部分1C的表面和/或从除去滤光器的结构件的区域表面露出。在这种情况下，滤光器被固定在电路部分102。固态成像装置包括结构件101和固态图像拾取元件104。结构件由聚邻对苯二甲酰胺树脂构成并包括：具有矩形台形状的腿部101A；形成在腿部101A上的主体部101B；和形成在腿部101A与主体部101B之间交界处的通孔部分101C。该结构件还包括具有在安装滤光器103的部分附近的电路部分102的接线部分，该接线部分包括位于腿部101A表面的端子图案105。电路部分102形成在柔性基底上、且其内边缘沿通孔部分101C的方向局部地伸展、并至少具有一个孔。固态图像拾取元件104被连接到安装在通孔部分101C的接线部分、并经孔被电连接到端子图案105。
通过将具有中心区开口的聚酰亚胺薄膜的薄膜载体120F的第一表面(正面)粘接到陶瓷基底102g、并在第二表面(背面)上形成铜接线图案121的多层薄膜和聚酰亚胺树脂薄膜124而构成电路部分102。在各层内的铜接线图案经形成在聚酰亚胺树脂薄膜124上的通孔123而相互连接。诸如薄膜电容125和薄膜电阻126的其它元件也形成在电路部分102。
下面，说明固态成像装置的制作方法。
如图8A所示，将铜薄膜形成在聚酰亚胺薄膜的薄膜载体120F的第二(背)表面，用光刻技术在铜薄膜上形成图案从而形成接线图案121，而后施加聚酰亚胺树脂薄膜124、并形成通孔123。反复进行形成铜薄膜、用光刻技术进行形成图案的处理以形成接线图案121的步骤，以便形成具有所需图案的多层接线结构的电路部分102。在图案形成步骤中，电阻薄膜被叠置和夹持在接线图案之间以形成薄膜电容器，电阻薄膜被设置在接线图案之间以形成薄膜电阻、并根据需要连接芯片部件。
而后，如图8B所示，所形成的通孔被形成在基底表面的接线图案121中，具有接线图案和位于表面上的凸起121S的陶瓷基底102g被粘接，信号处理电路芯片(DSP)122直接连接到陶瓷基底上的凸起121S。信号处理电路芯片(DSP)122通过形成在薄膜载体中的通孔、从陶瓷基底102g的表面侧被连接到该电路部分。
这样形成的电路部分102与用作固定件的陶瓷基底102g一起被放置在压注模内。如图8C所示，将聚邻对苯二甲酰胺树脂注入压注模的空腔，然后冷却并硬化，从而形成由聚邻对苯二甲酰胺树脂构成的结构件101，该结构件包括具有矩形台形状的腿部101A；形成在腿部101A上的主体部101B；和形成在腿部101A与主体部101B之间的交界处的通孔部分101C。
另一方面，将具有所需折射率的多层结构的介电薄膜蒸镀到石英板表面而形成由介电干涉滤光器构成的滤光器103。
而后，滤光器103被连接到从结构件101露出的电路部分102的第一表面、以便面对通孔部分101C。
之后，借助例如溅射技术的电镀工艺或薄膜工艺、将包括形成在腿部101A背面上的端子图案105的接线部分形成在结构件的预定区中。
而后，如图8D所示，将固态图像拾取元件(芯片)4安装到结构部件101的通孔部分101C的一个表面。凸起106预先形成在固态图像拾取元件104的接触端子上，该端子通过热压被连接到形成在结构件101A上的端子图案的端部。之后，进行树脂密封处理、以便用树脂密封件7覆盖固态图像拾取元件104的表面。
最后，用防护罩109覆盖透镜108、并用粘接树脂110将透镜108连接到结构件101而形成图6和7所示的固态成像装置。
在形成的这个固态成像装置中，其上安装有诸如DSP的芯片部件也安装有薄膜电阻和薄膜电容的多层接线板被密封到由绝缘树脂构成的结构件中。因此，该器件的体积很小、易于制作、且可靠性高。
由绝缘树脂构成的结构件被密封在结构件内的陶瓷基底2g支承。所以，在安装固态图像拾取元件的过程中，热膨胀系数小于该结构件的陶瓷基底被用作固定件以抑制结构件的热变形，于是可提高固态图像拾取元件的连接可靠性。
由于例如信号处理电路的外围电路形成在与陶瓷基底连接的薄膜载体上，所以该器件被构成所谓的混合IC，这种部件利用形成在滤光器与固态图像拾取元件之间的光学空间而设置。因此，该器件的尺寸被明显地减小。
不需要安装这种器件的步骤。所以，安装步骤大大减少，可操作性得到改善。
该结构件通过注模制成。聚邻对苯二甲酰胺树脂具有直链分子结构，因此显示出各向异性的特性，即热膨胀系数在分子结合方向上小、而在垂直于分子结合方向的方向上大。所以，在第三实施例中，环形多层接线板被密封以便包围该通孔部分。另一方面，两个陶瓷基底可沿平行于热塑性树脂的注模方向形成、并连接到薄膜载体，并且使陶瓷基底与薄载体横跨通孔部分而彼此相对。再一个方面是可以在垂直于分子结合方向上抑制伸展。
在第三实施例中，优选地，通过例如在埋置滤光器位置的周围形成与通孔部分连通的孔、以便释放安装固态图像拾取元件时所产生的气体。
在陶瓷基底和电路部分的形成中，可借助激光成孔在基底或绝缘薄膜上形成该通孔，而后进行溅射处理、电镀处理等工序。
可在最后步骤中对结构件的整个表面进行电镀，表面镀层可连接到多层接线板的接地端子而形成电磁屏蔽。
(实施例4)
图9和10是本发明第四实施例的固态成像装置主体的视图。
在第三实施例中，用于外部连接的端子由形成在结构件101的腿部101A上的端子图案实现。而在第四实施例中，薄膜载体120F与接线图案一起被延伸到结构件的外部、从而被连接到外部部件。
在这个结构中，该装置实际上可连接到折叠式便携电话等设备，于是可在很大程度上实现小型化。
在制作时，只需要简单地延长该薄膜载体。本实施例的装置可用与图8A-8D所示第三实施例相似的方式制作。
在上述实施例中，滤光器103被安装到结构件101。另外，如本发明第二实施例所述，构成固定件的陶瓷基底102g可由透光陶瓷制成，所需的薄膜被形成在用作滤光器的多折射材料20S的表面。
在本实施例中，为了释放安装固态图像拾取元件时所产生的气体，与通孔部分1C连通的通孔优选地形成在被用作滤光器的中心区。其它部分以与第三实施例相同的方式形成。
在该制作中，不仅滤光器、而且结构件也被整体地模制，模制的产品最终沿图5所示的切割线d1、d2、d3、...、c1、c2、c3、...被切割，于是得到图6所示的固态成像装置。
虽然，在第一和第四实施例中滤光器被用作透光件，但透光件并不限于滤光器。透光密封件、透镜等也完全可以被用作透光件。
对于构成结构件的树脂，诸如环氧树脂的热固性树脂可用于取代诸如聚邻对苯二甲酰胺树脂或PPS树脂的热塑性树脂。
本发明的固态成像装置的应用不只限于光通讯领域中所用的图像拾取器，该固态成像装置还可被设置在诸如CD或DVD的阅读装置、医用设备、和门电话等各种光学装置中。
如上所述，根据本发明，利用安装固态图像拾取元件的部分与安装透光件的部分之间的光学空间的厚度、将热变形小的固定件与形成在柔性基底上的电路部分一起密封到周围部分。于是，可明显地减少外部部件的数量。所以，本发明可提供小尺寸的固态成像装置。
由于电路部分与该结构件一起模制，所以在安装固态图像拾取元件时该结构件所产生的热变形可大大地减小。因此，本发明提供了使连接故障明显减少的制作固态成像装置的方法。
Claims (27)
1.一种固态成像装置，包括：
结构件，由绝缘树脂构成并具有通孔部分；
固态图像拾取元件，它安装到所述的结构件；
透光件，安装到所述结构件，覆盖该通孔部分，并与所述固态图像拾取元件分开预定距离；
固定件，被整体地密封在所述结构件内，位于安装所述图像拾取元件的部分与安装所述透光件的部分之间。
2.一种如权利要求1的固态成像装置，其中，所述固定件是连接到所述固态图像拾取元件的电路板。
3.一种如权利要求2的固态成像装置，其中，
该电路板是具有导体图案的多层接线板，该电路板的一部分从安装所述固态图像拾取元件的部分露出，
所述固态图像拾取元件面朝下设置，并直接连接到该电路板的所述导体图案。
4.一种如权利要求2的固态成像装置，其中，该电路板包括用于处理所述固态图像拾取元件的输出信号的信号处理电路。
5.一种如权利要求4的固态成像装置，其中，该信号处理电路是被连接到该电路板的第一表面的芯片部件，该第一表面位于安装所述透光件的侧面。
6.一种如权利要求2的固态成像装置，其中，该电路板由环形件构成，该环形件包括设置在与安装所述透光件的所述通孔部分对应的区域内的通孔，所述透光件被固定到电路板上安装所述透光件的部分。
7.一种如权利要求2的固态成像装置，其中，
该电路板包括多层接线板，
导体图案在安装所述固态图像拾取元件的表面一侧上露出，
所述固态图像拾取元件被直接连接到所述导体图案。
8.一种如权利要求1的固态成像装置，其中，所述结构件具有：腿部；圆柱体部，它设置在所述腿部，所述通孔部分位于所述圆柱体部与所述腿部之间。
9.一种如权利要求8的固态成像装置，其中，
所述固定件是被连接到所述固态图像拾取元件、并由多层接线板构成的电路板，
该多层接线板被电连接到形成在该腿部表面部分上的导体图案。
10.一种如权利要求8的固态成像装置，其中，
固定件是被连接到所述固态图像拾取元件、并由多层接线板构成的电路板，
所述多层接线板由热膨胀系数小于该绝缘树脂的材料构成。
11.一种如权利要求1的固态成像装置，其中，所述透光件通过在石英表面上形成多层结构的介电薄膜而构成。
12.一种如权利要求1的固态成像装置，其中，所述透光件由热固性树脂构成。
13.一种如权利要求1的固态成像装置，其中，所述透光件是滤光器。
14.一种如权利要求13的固态成像装置，其中，
所述固定件是由多层接线部分构成的电路板；
该多层接线部分在透光基底表面上形成环形；
位于所述透光基底中心区、且从所述多层接线部分露出的区域构成滤光器。
15.一种如权利要求1的固态成像装置，还包括：
柔性基底，它被粘接到该固定件；
电路部分，它形成在所述柔性基底的表面、并包括安装在其上的所需功能元件，
其中，所述柔性基底和所述电路部分被整体地密封到所述结构件中、并被设置在所述结构件安装所述固态图像拾取元件的部分与所述结构件安装所述透光件的部分之间，
其中，所述固定件的热变形系数小于该绝缘树脂。
16.一种如权利要求15的固态成像装置，其中，
所述电路部分是具有导体图案的多层接线结构，该电路部分的一部分从所述结构件安装所述固态图像拾取元件的部分露出，
所述固态图像拾取元件面朝下设置、并直接连接到该电路部分的所述导体图案。
17.一种如权利要求15的固态成像装置，还包括用于处理所述固态图像拾取元件的输出信号的信号处理电路。
18.一种如权利要求17的固态成像装置，其中，
所述固定件是环形陶瓷基底，在与所述通孔部分对应的区中具有开口；
所述信号处理电路是被连接到所述电路部分的芯片部件。
19.一种如权利要求18的固态成像装置，其中，所述信号处理电路被连接到所述电路部分的第一表面、并经形成在所述固定件上的通孔被连接到所述电路部分，该第一表面位于安装所述透光件的侧面。
20.一种如权利要求15的固态成像装置，其中，
所述电路部分由多层接线结构件构成；
导体图案在安装所述固态图像拾取元件的表面的一侧露出；
所述固态图像拾取元件被直接地连接到所述导体图案。
21.一种如权利要求20的固态成像装置，其中，所述结构件具有：腿部，其上形成接线部分；圆柱体部，它设置在所述腿部，所述通孔部分形成在所述圆柱体部与所述腿部之间。
22.一种如权利要求20的固态成像装置，其中，该多层接线结构件被电连接到形成在该腿部表面部分上的导体图案。
23.一种如权利要求1的固态成像装置，其中，所述柔性基底具有伸长部分，该伸长部分具有向所述结构件的外部伸展的导体端子图案，该导体端子图案构成电源和用于信号处理电路的输出端子。
24.一种制作固态成像装置的方法，其步骤包括：
制备在中心区具有通孔的绝缘板；
形成接线层以便构成电路板；
将信号处理电路芯片连接到该电路板的第一表面；
通过利用绝缘树脂将包括该信号处理电路的电路部分进行密封而形成结构件，从而使通孔部分被设置在与该通孔对应的区域中；
将固态图像拾取元件安装到所述电路板的第二表面，覆盖该结构件的通孔部分；
将透光件安装到所述电路板的所述第一表面。
25.一种如权利要求24的制作固态成像装置的方法，其中，所述形成该结构件的步骤包括用热塑性绝缘树脂注射模制该结构件。
26.一种制作固态成像装置的方法，其步骤包括：
制备在中心区具有通孔的绝缘板；
形成接线层以便构成电路部分；
将该柔性基底粘接到固定件；
设置被连接到该电路部分的信号处理电路；
通过用绝缘树脂将该电路部分和该信号处理电路的进行密封而形成结构件，从而使一个通孔部分被设置在与该通孔对应的区域中；
将固态图像拾取元件电连接到该电路部分，覆盖该结构件的通孔部分；
将透光件安装到所述电路部分的第一表面。
27.一种如权利要求26的制作固态成像装置的方法，其中，所述形成该结构件的步骤包括用热塑性绝缘树脂模制该结构件。
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