JP2001186420A - 固体撮像素子の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実装型のパッケージを採用した固体撮像
素子を回路基板にレンズと共に搭載する。 【解決手段】 開口窓２３が設けられた回路基板２２を
挟んで固体撮像素子２０とレンズユニット２５とが装着
される。レンズユニット２５には、位置決めピン２８が
設けられ、固体撮像素子２０及び回路基板２２には、位
置決め穴１８及び貫通穴２４が形成される。位置決めピ
ン２８が回路基板２２の貫通穴２４に通されて固体撮像
素子２０の位置決め穴１８にはめ込まれることで、回路
基板２２に対する固体撮像素子２０とレンズユニット２
５との位置決めが成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型のパッ
ケージに半導体チップを納めた固体撮像素子を回路基板
上に装着する実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤイメージセンサの如き半導体構成
の固体撮像素子は、センサチップの表面に被写体映像を
写す必要があるため、半導体チップの受光面に対応して
開口部が形成される。このため、固体撮像素子の場合に
は、開口部を形成し易いセラミックパッケージが従来よ
り多く用いられる。

【０００３】図４は、セラミックパッケージを用いた従
来の固体撮像素子の構造を示す斜視図である。

【０００４】セラミックパッケージ１は、所定の深さの
凹部を有する箱形を成し、この凹部内にセンサチップ２
を収納する。センサチップ２は、シリコン等の半導体基
板上に周知の半導体プロセスによって形成される複数の
受光画素及び各受光画素に発生する情報電荷を転送する
シフトレジスタを有し、セラミックパッケージ１の凹部
の中央部分に装着される。複数のリード３は、予めセラ
ミックパッケージ１に埋め込まれており、外部リードが
セラミックパッケージ１の側面に沿って配置され、内部
リードが凹部内のセンサチップ２の周辺部に配置され
る。これらの複数のリード３の内部リードには、ワイヤ
ボンディングによってセンサチップ２の周辺部に入出力
端子として設けられる電極パッドが接続される。そし
て、透明板４は、ガラスやアクリル樹脂からなり、セラ
ミックパッケージ１上に凹部を塞ぐようにして装着され
る。これにより、センサチップ２が封止され、センサチ
ップ２及びセンサチップ２とリード３とを接続する配線
が保護される。

【０００５】図５は、固体撮像素子の実装方法を説明す
る分解斜視図である。

【０００６】固体撮像素子１０は、図４に示す構造のも
のであり、センサチップ２を収納したセラミックパッケ
ージ１の側面に複数のリード３が配置されている。回路
基板５は、ガラスエポキシ基板等の絶縁材料よりなり、
一面あるいは両面に銅箔により配線パターンが形成され
ている。この回路基板５には、固体撮像素子１０のリー
ド３に対応したスルーホール６が形成されており、リー
ド３をスルーホール６へ通して固体撮像素子１０が所定
の位置に装着される。そして、回路基板５上には、固体
撮像素子１０に対して各種の駆動信号を供給するための
駆動回路及び固体撮像素子１０の出力を取り込んで所定
の処理を施すための信号処理回路が設けられ、配線パタ
ーンを介して固体撮像素子１０と接続される。

【０００７】レンズユニット７は、マウント部８及び鏡
筒部９より構成される。マウント部８は、裏面側に固体
撮像素子１０を収納できる凹部を有し、固体撮像素子１
０を被うようにして回路基板５に装着される。鏡筒部９
は、固体撮像素子１０の受光面に被写体映像を結像させ
るレンズが取り付けられ、固体撮像素子１０の受光面と
対向するマウント部８の表面に取り付けられる。このレ
ンズユニット７は、例えば、凹部の側面を固体撮像素子
１０のセラミックパッケージ１の側面に接するようにし
て位置決めが成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】セラミックパッケージ
を用いた固体撮像素子においては、セラミックの加工が
難しく、パッケージ自体が高価なため、素子の組み立て
に要する製造コストが高くなるという問題を有してい
る。また、そのような固体撮像素子を回路基板上にレン
ズユニットと共に実装する場合には、固体撮像素子を被
うようなレンズマウントが必要となるため、レンズユニ
ット部分が回路基板から大きく突出することになり、小
型化の障害となっている。

【０００９】そこで本発明は、固体撮像素子の製造コス
トを低減すると共に、その固体撮像素子を回路基板上に
効率よく実装することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、複数の受光画素がマト
リクス状に配列されたセンサチップが表面実装型パッケ
ージに納められた固体撮像素子を光学レンズと共に回路
基板上に装着する実装方法において、回路基板に上記固
体撮像素子のセンサチップの受光面より大きく、パッケ
ージより小さい開口窓を形成し、この開口窓を被って上
記回路基板の一方の面に光学レンズが取り付けられるレ
ンズマウントを装着し、上記開口窓を塞いで上記回路基
板の他方の面に上記固体撮像素子を装着することを特徴
とする。

【００１１】これにより、レンズマウントを固定した後
に固体撮像素を回路基板へ接続できるため、回路基板に
対するレンズマウントの位置合わせと、回路基板に対す
る固体撮像素子の位置合わせとを独立して行うことがで
きる。従って、回路基板を基準として固体撮像素子及び
レンズマウントの位置合わせが容易になる。また、レン
ズマウントは固体撮像素子を被うように装着する必要が
ないため、回路基板からの突出は少なくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の固体撮像素子の
構造を示す分解斜視図である。

【００１３】センサチップ１１は、シリコン基板上に周
知の半導体プロセスによって複数の受光画素及びシフト
レジスタが形成されたものであり、複数の受光画素がマ
トリクス状に配列された受光面１２を有する。底部材１
３は、ガラスエポキシ基板等の絶縁材料からなり、一方
の面の中央部分にセンサチップ１１が装着される。ま
た、センサチップ１１の装着位置の周辺部から側辺部ま
で延在する複数のリード１４が銅箔等の導電材料によっ
て形成される。この複数のリード１４は、中央部側の端
部がセンサチップ１１の周辺部分に入出力端子として形
成される電極パッドとワイヤボンディングにより接続さ
れる。また、底部材１３の対向する２辺の内側には、一
対の位置決め穴１５が形成される。枠部材１６は、底部
材１３と同一材料で同一の大きさに形成され、中央部に
センサチップ１１を納める凹部を形成するための開口部
１７が形成される。この枠部材１６の対向する２辺の内
側にも、底部材１３と同様に位置決め穴１８が形成され
ている。この底部材１３が、枠部材１６上に貼り合わせ
られ、底部材１３と枠部材１６の開口部１７とで凹部が
形成される。また、底部材１３と枠部材１６とが貼り合
わせられた後、それらの側面には、図１に破線で示すよ
うに、リード１４に接続される電極が形成される。これ
により、表面実装型のパッケージが形成される。尚、底
部材１３と枠部材１６との貼り合わせは、底部材１３に
センサチップ１１を装着するよりも先に行い、底部材１
３の位置決め穴１５及び枠部材１６の位置決め穴１８の
形成は、底部材１３と枠部材１６とを貼り合わせた後に
同時に行うようにする。透明板１９は、アクリル樹脂等
の可視光に対して透明な材料からなり、枠部材１６の開
口部１７の対向する２辺に跨るようにして枠部材１６の
表面に装着される。この透明板１９は、一方の辺の長さ
が、開口部１７の一方の対向する２辺の幅より長く形成
され、且つ、他方の辺の長さが、開口部１７の他方の対
向する２辺の幅より短く形成される。これにより、透明
板１９を開口部１７の対向する２辺の間に跨るように装
着すると、開口部１７の一部を開けたままとなる。ここ
で、透明板１９は、少なくともセンサチップ１１の受光
面１２を被うようにして装着される。そして、センサチ
ップ１１と透明板１９との間には、透明板１９と屈折率
がほぼ同一の透明樹脂が充填され、センサチップ１１及
び配線が保護される。

【００１４】ここで、センサチップ１１と透明板１９と
の間に充填される透明樹脂は、実際の製造工程では、セ
ンサチップ１１を底部材１３に装着した直後に枠部材１
６の開口部１７で形成される凹部を埋めるように充填さ
れる。そして、透明樹脂が硬化する前に開口部１７の対
向する２辺の間に跨るようにして装着される。これによ
り、充填される透明樹脂が多かった場合には、開口部１
７の透明板１９で被われていない部分で盛り上がるた
め、透明板１９の浮き上がりは生じない。逆に、充填さ
れる透明樹脂が少なかった場合には、開口部１７の透明
板１９で被われていない部分でへこみが生じるため、セ
ンサチップ１１の受光面１２と透明板１９との間に気泡
が混入することはない。

【００１５】このような固体撮像素子によれば、表面実
装型のパッケージを加工が容易で安価な材料により構成
することができるため、セラミックパッケージを使用し
た場合に比べて、製造コストを大幅に削減することがで
きる。また、センサチップ１１の受光面１２を保護する
透明板１９を枠部材１６の開口部１７の一部を開けて装
着することで、センサチップ１１と透明板１９の間に充
填する透明樹脂の充填量の制御が容易になり、製造工程
の作業効率を向上できる。

【００１６】ところで、このような表面実装型のパッケ
ージを採用した固体撮像素子の場合、回路基板あるいは
光学系との位置合わせが難しくなる。即ち、表面実装型
のパッケージでは、固体撮像素子を被ってレンズユニッ
トを装着した後に固体撮像素子と回路基板との接続が不
可能なため、予め固体撮像素子を回路基板上の配線に半
田付けによって接続した上でレンズユニットを装着しな
ければならない。しかしながら、表面実装型のパッケー
ジは、そのパッケージの周辺部分に半田付けによる凹凸
が生じるため、パッケージの側面を基準としてレンズユ
ニットの位置決めを行うことができない。

【００１７】図２は、図１に示すような表面実装型のパ
ッケージを用いた固体撮像素子の実装方法を説明する分
解斜視図で、図３は、回路基板上に固体撮像素子及びレ
ンズユニットを実装したときの断面図である。

【００１８】固体撮像素子２０は、図１に示す構造のも
のであり、底部材１３及び枠部材１６により構成される
パッケージの側面に、リード１４に接続される複数の電
極２１が形成されている。回路基板２２は、ガラスエポ
キシ基板等の絶縁材料よりなり、一面あるいは両面に銅
箔により配線パターンが形成され、これらの配線パター
ンを介して、固体撮像素子２０を駆動する駆動回路や固
体撮像素子２０の出力を取り込む信号処理回路等が接続
される。この回路基板２２には、固体撮像素子２０の受
光面に対応した開口窓２３が設けられており、この開口
窓２３に透明板１９を納めるようにして固体撮像素子２
０が装着される。即ち、固体撮像素子２０は、回路基板
２２の開口窓２３を通して被写体映像を受けるように、
受光面を回路基板２２側に向けて装着される。また、回
路基板２２には、開口窓２３の両側に固体撮像素子２０
の位置決め穴１８に対応する貫通穴２４が設けられる。
レンズユニット２５は、マウント部２６及び鏡筒部２７
より構成される。マウント部２６は、裏面側に回路基板
２２の貫通穴２４に対応する位置決めピン２８が設けら
れ、この位置決めピン２８を貫通穴２４に通して、固体
撮像素子２０が装着される面とは反対の面に開口窓２３
を被うように装着される。このとき、位置決めピン２８
は、回路基板２２の裏側まで突出され、この突出部分に
固体撮像素子２０の位置決め穴１８がはめ込まれる。鏡
筒部２７は、固体撮像素子２０のセンサチップ１１の受
光面１２に被写体映像を結像させるレンズ２８が取り付
けられ、マウント部２６の固体撮像素子２０に対向する
部分取り付けられる。

【００１９】このレンズユニット２５は、回路基板２２
の開口窓２３を被えばよく、固体撮像素子２０を収納す
る必要はないため、図５に示すレンズユニット７に比べ
て小さく形成することができる。また、レンズユニット
２５を装着した後でも、固体撮像素子２０が露出してい
るため、レンズユニット２５に対する固体撮像素子２０
の位置を決定した後に固体撮像素子２０を回路基板２２
の配線パターンに半田付けして固定できる。従って、回
路基板２２に対する固体撮像素子２０及びレンズユニッ
ト２５の位置決めが容易になる。

【００２０】以上の実施例においては、固体撮像素子２
０及び回路基板２４に位置決め穴１５、１８及び貫通穴
２４を設けた場合を例示したが、これらの穴１５、１８
及び２４は、レンズユニット２５の位置決めピン２８に
対応する切り欠きであってもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、表面実装型のパッケー
ジを採用した固体撮像素子を回路基板上に実装する際
に、回路基板に対する固体撮像素子及びレンズユニット
の位置決めが容易になり、組み立て行程の簡略化が望め
る。さらに、レンズユニット自体を小さくすることがで
きるため、回路基板からの大きな突出がなくなり、小型
化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像素子の構造を示す分解斜視図
である。

【図２】本発明の固体撮像素子の実装方法を説明する分
解斜視図である。

【図３】本発明の固体撮像素子の実装方法を説明する断
面図である。

【図４】従来の固体撮像素子の構造を示す斜視図であ
る。

【図５】従来の固体撮像素子の実装方法を説明する分解
斜視図である。

【符号の説明】

１：パッケージ ２、１１：センサチップ ３、１４：リード ４、１９：透明板 ５、２２：回路基板 ６：スルーホール ７、２５：レンズユニット ８、２６：マウント部 ９、２７：鏡筒部 １２：受光面 １３：底部材 １５、１８：位置決め穴 １６：枠部材 １７：開口部 ２０：固体撮像素子 ２１：電極 ２３：開口窓 ２４：貫通穴 ２８：位置決めピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の受光画素がマトリクス状に配列さ
   れたセンサチップが表面実装型パッケージに納められた
   固体撮像素子を光学レンズと共に回路基板上に装着する
   実装方法において、回路基板に上記固体撮像素子のセン
   サチップの受光面より大きく、パッケージより小さい開
   口窓を形成し、この開口窓を被って上記回路基板の一方
   の面に光学レンズが取り付けられるレンズマウントを装
   着し、上記開口部を塞いで上記回路基板の他方の面に上
   記固体撮像素子を装着することを特徴とする固体撮像素
   子の実装方法。
2. 【請求項２】 上記回路基板の開口窓の近傍に一対の貫
   通穴を形成し、この一対の貫通穴に対応して、上記レン
   ズマウントの上記回路基板と接する面に一対の位置決め
   ピンを形成すると共に上記固体撮像素子のパッケージの
   周辺領域に一対の位置決め穴を形成し、上記レンズマウ
   ントの位置決めピンを上記回路基板の貫通穴に通して上
   記回路基板に対する上記レンズマウントの位置を決定
   し、上記回路基板の他方の面に突出する上記レンズマウ
   ントの位置決めピンを上記固体撮像素子の位置決め穴に
   通して上記回路基板に対する上記固体撮像素子の位置を
   決定することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子
   の実装方法。