JP2004208086A

JP2004208086A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2004208086A
Application number: JP2002375643A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Furumoto; 雄一古本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】撮像素子の受光部に光を精度よく入射させ、入射した光を撮像素子により正確に電気信号に変換して取り出せる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１は、中央部に開口２ａが形成された絶縁基板２と、絶縁基板２の開口２ａの下側に受光部５ａを配置するとともに、電極８を配線導体７に電気的に接続して取着された撮像素子５と、絶縁基板２の開口２ａの上側に開口２ａを覆って取着されたシール材６と、絶縁基板２の外周部に取着され、配線導体７と電気的に接続された、金属製の端子部材３とから成る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた光学センサ等に適用される撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ等の撮像素子を収納するための撮像装置としては、セラミック製のパッケージを用いたものが知られている。近年の携帯性を重視した電子機器では、その市場において小型化や薄型化が要求されることから、これらの要求に充分に応えるべく、例えば図３に示すような断面を有し、配線板12、撮像素子15およびシール材16によって撮像装置11が主に構成されている。
【０００３】
配線板12はセラミックスや樹脂などから成り、薄い平面板として成形され、その下面に配線エリア17が形成されている。配線板12には、光を通過させる開口12ａが形成されるとともに、配線板12の下面の両端に枠状の基台13が設けられている。基台13は配線基板12の下面に対してほぼ直交する向きで当接し、基台13によって配線板12が支持され、基台13の下端部には外部接続用の端子14が形成されている。
【０００４】
また、配線板12の下面に、開口12ａに受光部15ａが対向するように撮像素子15が配置され、撮像素子15はシリコンの基板上にＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型の受光部15ａが形成されたチップである。撮像素子15の上面の中央に受光部15ａが形成され、外周部には電極パッドが形成されており、また、電極パッド上には金等から成る突起電極（導体バンプ）18が形成されている。その突起電極18は、配線エリア17に接続されて、配線エリア17から配線板12および基台13の内部に形成された配線導体（図示せず）を介して端子14に導出されている。また、配線基板12上面には、開口12ａを塞ぐようにガラス等から成る透明なシール材16が樹脂接着剤等によって接着されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００５】
このようなセラミック製の撮像装置11において、配線板12および基台13は、セラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）積層法により製作される。具体的には、セラミックスから成る配線板12用のグリーンシートと、セラミックスから成る基台13用のグリーンシートとを準備し、これらのグリーンシートに配線板12の配線エリア17から端子14に配線導体を導出させるための貫通孔や光を通過させる開口12ａをグリーンシートの上下面に略垂直に打ち抜く。
【０００６】
次に、配線板12の配線エリア17、基台13の端子14、および配線板12や基台13の内部に形成されて端子14に導出される配線導体用として、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属粉末から成る金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等により塗布する。そして、配線板12用のグリーンシートと基台13用のグリーンシートとを上下に重ねて接合し、これらを高温で焼成して焼結体と成す。
【０００７】
その後、配線エリア17および配線導体が導出される端子14の露出表面に、ＮｉやＡｕ等の金属から成るめっき金属層を無電解めっき法や電解めっき法により被着させることにより、撮像装置11が製作される。
【０００８】
図４は、図３の撮像装置11をモジュール化したものの断面図である。撮像装置11においては、配線板12の下面の両端に枠状の基台13が設けられ、基台13の下端部に外部接続用の端子14が設けられており、端子14をモジュールの配線基板19の配線導体等に接続し、半田20によりその接続がなされるとともに補強される。また、撮像装置11における配線板12の上面でシール材16よりも外周側の外周部に、レンズ鏡筒21が接着固定されている。
【０００９】
上記の構成において、撮像装置11は、配線基板19に実装されることから、撮像装置11と配線基板19との間に実装スペース22が形成される。実装スペース22に面する配線基板19の上面には、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子やコネクタなどの電子部品23が取付けられる。
【００１０】
そして、外部よりモジュールに入射する光は、レンズ鏡筒21の窓24からレンズ25を通って、透明なシール材16を通過する。シール材16を通過した光は、配線板12に形成された開口12ａを通り、撮像素子15の受光部15ａに入射される。撮像素子15の受光部15ａで受光され光は電気信号に変換され、突起電極18を介して配線板12へ伝送される。配線板12へ伝送された電気信号は、配線板12および基台13の内部の配線導体を通り、基台13の端子14を介して撮像装置11の外部へ出力される。
【００１１】
上記のように、撮像素子15の周囲に端子14が形成された基台13が設けられることにより、モジュールの配線基板19に撮像装置11を実装すると、撮像装置11と配線基板19との間に実装スペース22を確保することができ、実装スペース22を活用してそこに電子部品23を実装することができる。したがって、撮像装置11を有するモジュールの小型化を達成することができる（例えば、下記の特許文献１参照）。なお、撮像素子15が平面視で四角形の場合、その２辺のみに沿って基台13が設けられている場合もある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平14−299592号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の撮像装置11によると、配線板12および基台13はグリーンシート積層法により製作されており、配線板12と基台13との積層の際の積層圧力は配線板12の下面の外周部にのみ加わることとなり、配線板12に変形や反りが発生していた。その結果、配線板12と撮像素子15の突起電極18との間、および配線板12とシール材16との間のそれぞれに隙間が発生して、充分な接合強度が得られないとともに、撮像素子15と配線板12、また配線板12とシール材16とが、所定の位置に正確に接合されないという問題点を有していた。
【００１４】
また、基台13の下端部の端子14を配線基板19の配線導体等に半田で接合させる際に、配線板12の変形や反りにより基台13下面の平坦性が劣化して、基台13の下面と配線基板19との間に隙間が生じていた。このため、基台13と配線基板19との間で充分な接合強度が得られず、また基台13が配線基板19に傾いて実装されてしまい、被写体を撮影する場合にレンズ25を通過する光が撮像素子15の受光部15ａへ精度よく入射せず、入射した光を撮像素子15により正確に電気信号に変換して取り出せないという問題点を有していた。
【００１５】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、撮像素子の受光部に光を精度よく入射させ、その入射した光を撮像素子で正確に電気信号に変換して取り出せる撮像装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、配線導体が形成され、中央部に開口が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の前記開口の下側に受光部を配置するとともに、電極を前記配線導体に電気的に接続して取着された撮像素子と、前記絶縁基板の前記開口の上側に前記開口を覆って取着されたシール材と、前記絶縁基板の外周部に取着され、前記配線導体と電気的に接続された、金属製の端子部材とから成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明の撮像装置は、中央部に開口が形成された絶縁基板と、この絶縁基板の開口の下側に受光部を配置するとともに、電極を配線導体に電気的に接続して取着された撮像素子と、絶縁基板の開口の上側にこの開口を覆って取着されたシール材と、絶縁基板の外周部に取着され、配線導体と電気的に接続された、金属製の端子部材とから成ることから、絶縁基板と端子部材とはろう材等を介して接合され、従来の基台のようにグリーンシート積層法で絶縁基板に一体的に製作されるものではないため、絶縁基板に変形や反りが発生することが解消される。その結果、平坦性の良い絶縁基板に対して、撮像素子およびシール材を良好な接合状態で所定の位置に正確に接合できるとともに、絶縁基板に接合された端子部材の下面の平坦性も良くなり、外部の配線基板に対する傾きもなくなる。そのため、外部の配線基板の所定の位置に強固かつ正確に接合できるものとなる。
【００１８】
また、撮像装置をレンズを備えたモジュールとした際に、レンズを通過する光が撮像素子の受光部へ精度よく入射されるようになり、入射した光を撮像素子により正確に電気信号に変換して取り出せるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像装置を以下に詳細に説明する。図１は本発明の撮像装置について実施の形態の一例を示す断面図であり、図２はその平面図である。これらの図において、２は絶縁基板、３は端子部材、５は撮像素子、６はシール材、７は配線導体であり、これらで撮像装置１が主に構成されている。
【００２０】
本発明の絶縁基板２は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、その表面および内部に、ＷやＭo等の金属粉末メタライズから成り、撮像素子５の電気信号を外部接続用の端子部材３に伝送する導電路として機能する配線導体７が形成されており、また中央部には開口２ａが形成されている。また、絶縁基板２の開口２ａの下側には受光部５ａが配置され、電極８（導体バンプ）等を介して配線導体７に電気的に接続される撮像素子５が取着されており、絶縁基板２の上側には撮像素子５の受光部５ａを保護するためのシール材６が樹脂接着剤等で取着されている。
【００２１】
絶縁基板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してグリーンシート（セラミック生シート）を得る。次に、グリーンシートに配線導体７形成用の貫通孔や開口２ａを形成するための貫通孔を打ち抜き加工で形成するとともに、配線導体７となる金属ペーストを所定パターンに印刷塗布する。しかる後、これらのグリーンシートを積層し切断して絶縁基板２用のグリーンシートの成形体を得、最後にこの成形体を高温（約1600℃）で焼結させることによって製作される。
【００２２】
絶縁基板２に被着形成されている配線導体７は、撮像素子５の電気信号を外部接続用の端子部材３に伝送させる導電路として機能し、例えばＷやＭｏ等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、絶縁基板２となるグリーンシートに予めスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、絶縁基板２の所定位置に被着形成される。
【００２３】
なお、配線導体７の露出する表面にニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚みに被着させておくと、配線導体７が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、配線導体７と撮像素子５の電極８との接合を強固なものとすることができる。したがって、配線導体７の露出表面には、厚み１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚み0.1〜３μｍ程度の金メッキ層とが電解めっき法や無電解めっき法により順次被着されているのが好ましい。
【００２４】
また、絶縁基板２の中央部の開口２ａの下側には、シリコンの基板上にＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型の受光部５ａを形成した撮像素子５の受光部５ａが配置される。撮像素子５の外周部には金などの電極８が形成され、電極８が配線導体７に接続されており、撮像素子５は、配線導体７を介して、外部電気回路に接続される端子部材３に電気的に接続されている。
【００２５】
また、絶縁基板２の上面の開口２ａの周囲には、ガラスやサファイア等から成る透明なシール材６が配置接合されており、シール材６はエポキシ樹脂等の樹脂接着剤によって絶縁基板２の開口２ａの周囲に接着されて、撮像素子５を密閉する。例えばＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型などの撮像素子５を保護している。
【００２６】
さらに、絶縁基板２下面の撮像素子５よりも外側の外周部には、端子部材３が撮像素子５の各電極８と電気的に接続された配線導体７に銀ろう等のろう材を介して接合されている。端子部材３は、その形状は略円柱状、略四角柱状等であって、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属から成り、撮像素子５の電気信号を配線導体７を介して外部へ取り出すためのものである。また、端子部材３は、絶縁基板２の支持体としても機能し、その下端が外部の配線基板の配線導体等に接続されて撮像装置が実装されると、撮像素子５と外部の配線基板との間に実装スペースが形成され、実装スペースに対応する配線基板上にＩＣ，ＬＳＩ，コネクタなどの電子部品を搭載することができる。そのため、撮像装置を外部の配線基板等に実装して成る光学センサ装置として使用する際に、光学センサ装置の小型化が達成される。
【００２７】
この端子部材３は、鉄−ニッケル−コバルト合金等のインゴット（塊）を圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を採用し、所定の板状に形成することによって製作される。
【００２８】
なお、端子部材３が酸化腐食するのを有効に防止するとともに配線導体７との接続を良好とするために、端子部材３の露出表面に電解めっきにより１〜10μｍ程度の厚みのニッケルめっき層および0.1〜３μｍ程度の厚みの金めっき層が順次被着されているのがよい。
【００２９】
撮像素子５は、電極８を介して絶縁基板２のニッケルや金などでメッキ処理された配線導体７に超音波接合法によりフリップチップ接合してある。超音波接合法によるフリップチップ接合は、室温で接合部を加圧しつつ0.5秒前後の超音波振動を接合部に付与することにより接合させる接合法である。撮像素子５接合部の周囲には、接合を補強するとともに封止を行なう樹脂から成るダム（封止樹脂層）４が塗布形成してある。このダム４は、一般的なエポキシ系の封止樹脂の粘度を大きくしたものであり、樹脂の形状維持の強さの指標であるチキソ比も1.7以上と大きいのがよい。
【００３０】
このようにして、本発明の撮像装置１は、中央部に開口２ａが形成された絶縁基板２と、絶縁基板２の開口２ａの下側に受光部５ａを配置するとともに、電極８を配線導体７に電気的に接続して取着された撮像素子５と、絶縁基板２の開口２ａの上側に開口２ａを覆って取着されたシール材６と、絶縁基板２の外周部に取着され、配線導体７と電気的に接続された、金属製の端子部材３とから成ることから、絶縁基板２と端子部材３とはろう材等を介して接合され、従来の基台のようにグリーンシート積層法で絶縁基板２に一体的に製作されるものではないため、絶縁基板２に変形や反りが発生することが解消される。その結果、平坦性の良い絶縁基板２に対して、撮像素子５およびシール材６を良好な接合状態で所定の位置に正確に接合できるとともに、絶縁基板２に接合された端子部材３の下面の平坦性も良くなり、外部の配線基板に対する傾きもなくなる。そのため、外部の配線基板の所定の位置に強固かつ正確に接合できるものとなる。
【００３１】
また、撮像装置１をレンズを備えたモジュールとした際に、レンズを通過する光が撮像素子５の受光部５ａへ精度よく入射されるようになり、入射した光を撮像素子５により正確に電気信号に変換して取り出せるようになる。
【００３２】
かくして、本発明の撮像装置１は、端子部材３の下端にモジュールの配線基板を接続し、絶縁基板２の上面でシール材６より外側の外周部にレンズ鏡筒が接着固定されて光学センサ装置となる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の撮像装置は、中央部に開口が形成された絶縁基板と、この絶縁基板の開口の下側に受光部を配置するとともに、電極を配線導体に電気的に接続して取着された撮像素子と、絶縁基板の開口の上側にこの開口を覆って取着されたシール材と、絶縁基板の外周部に取着され、配線導体と電気的に接続された、金属製の端子部材とから成ることから、絶縁基板と端子部材とはろう材等を介して接合され、従来の基台のようにグリーンシート積層法で絶縁基板に一体的に製作されるものではないため、絶縁基板に変形や反りが発生することが解消される。その結果、平坦性の良い絶縁基板に対して、撮像素子およびシール材を良好な接合状態で所定の位置に正確に接合できるとともに、絶縁基板に接合された端子部材の下面の平坦性も良くなり、外部の配線基板に対する傾きもなくなる。そのため、外部の配線基板の所定の位置に強固かつ正確に接合できるものとなる。
【００３５】
また、撮像装置をレンズを備えたモジュールとした際に、レンズを通過する光が撮像素子の受光部へ精度よく入射されるようになり、入射した光を撮像素子により正確に電気信号に変換して取り出せるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の撮像装置の平面図である。
【図３】従来の撮像装置の断面図である。
【図４】図３の撮像装置を光学センサ装置として構成したものを示す断面図である。
【符号の説明】
１：撮像装置
２：絶縁基板
２ａ：開口
３：端子部材
５：撮像素子
５ａ：受光部
６：シール材
７：配線導体
８：電極

Claims

配線導体が形成され、中央部に開口が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の前記開口の下側に受光部を配置するとともに、電極を前記配線導体に電気的に接続して取着された撮像素子と、前記絶縁基板の前記開口の上側に前記開口を覆って取着されたシール材と、前記絶縁基板の外周部に取着され、前記配線導体と電気的に接続された、金属製の端子部材とから成ることを特徴とする撮像装置。