JP2008129489A

JP2008129489A - 固体撮像装置とその製造方法

Info

Publication number: JP2008129489A
Application number: JP2006316747A
Authority: JP
Inventors: Bunichi Harazono; 文一原園
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子とレンズとを装着する立体形状の構造体を備える固体撮像装置であって、前記構造体は、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有し、前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとが、一体に樹脂封止されているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、情報通信端末用カメラなどの固体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。

近年、固体撮像素子を用いる固体撮像装置は、小型化、高性能化が進むに伴い、カメラも小型化され、各方面で使用されてきており、映像の入力装置としての市場を広げている。

固体撮像装置は、レンズ、固体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成して、これらを組み合わせて構成される。このような組み合わせによる実装構造は、従来、平板上に各素子を搭載することによって形成されている。

これに対して、装置の更なる小型化を図るため、樹脂製の立体プリント基板が提案されている（特許文献１参照）。

図５は、従来の立体プリント基板を用いた固体撮像装置の外観斜視図である。図６は、図５中のＡ−Ａ線断面図である。図５、図６に示すように、従来の樹脂製の立体プリント基板１０１は、矩形台状の脚部１０１ａとその上に形成された胴部１０１ｂとからなり、立体プリント基板１０１の中央部には、脚部１０１ａと胴部１０１ｂとを貫通する貫通開口部１０１ｃが形成されている。

また、立体プリント基板１０１は、脚部１０１ａの裏面側にプリント配線パターン１１０が形成されるとともに、胴部１０１ｂの内周には、レンズ１０２が嵌めこまれている。また、立体プリント基板１０１は、光軸１０９を中心にして、貫通開口部１０１ｃのうち胴部１０１ｂ側の開口端部に設けられた段差部１０１ｄに光学フィルタ１０３が配置され、段差部１０１ｄが設けられた開口端部と反対側の開口面上に、固体撮像素子１０４が配置されている。また、レンズ１０２に入り込む光量を調節する絞り部材１０５が胴部１０１ｂの内周に嵌め込まれている。

固体撮像素子１０４は、表面に形成されたバンプ１０４ａを介して脚部１０１ａに形成されたプリント配線パターン１１０に接続し、封止樹脂１０７で封止されることによって立体プリント基板１０１に固定されている。

また、立体プリント基板１０１のプリント配線パターン１１０は、ソルダペースト１１１等を用いて、携帯電話、パソコン等の各種機器のメイン基板１０８に電気的に接続している。

次に、図７、図８、図９に従来の固体撮像装置の組み立て工程図を示す。実装に際して、まず、プリント配線パターン１１０が形成した立体プリント基板１０１を成形する（図７（ａ））。そして、貫通開口部１０１ｃのうちレンズ設置側の開口端部周辺に設けられた段差部１０１ｄ上に接着材１１３を塗布する（図７（ｂ））。その後、接着材１１３上に、貫通開口部１０１ｃを塞ぐように光学フィルタ１０３を載置して、接着剤を硬化させる（図７（ｃ））。

次に、固体撮像素子１０４を装着する工程を行うため、立体プリント基板１０１を反転させる（図７（ｄ））。そして、プリント配線パターン１１０上に、プリント配線パターン１１０とバンプ１０４ａとが接触する位置であって固体撮像素子１０４が貫通開口部１０１ｃを覆う位置に固体撮像素子１０４を載置する（図８（ａ））。

この後、固体撮像素子１０４と立体プリント基板１０１の隙間に封止樹脂１０７を、光を照射しながら注入する（図８（ｂ））。このとき、封止樹脂１０７は、照射された光が届く範囲で硬化する。図８（ｂ）中の１０７ａは、光照射により硬化した封止樹脂硬化部を示している。さらに、この後、封止樹脂１０７の残りの部分を熱硬化させて、固体撮像素子１０４の装着工程が終了する（図８（ｃ））。１０７ｂは、封止樹脂の熱硬化部を示している。

次に、レンズを搭載する工程を行うために再び、立体プリント基板１０１を反転させる（図８（ｄ））。そして、立体プリント基板１０１の胴部１０１ｂの内周にレンズ１０２を嵌め込む（図９（ａ））。その後、レンズの上にドーナツ形状の絞り部材１０５を更に嵌め込む（図９（ｂ））。次に、絞り部材１０５を嵌め込んだ後、絞り部材１０５と胴体１０１ｂの境界部付近に接着剤１０５ａを塗布する（図９（ｃ））。最後に、接着材１０５ａを硬化させて、固体撮像装置１００の組み立て工程が完了する。

このように、特許文献１には、立体プリント基板を用いることで、小型化した固体撮像装置を製造することができる旨が記載されている。
特開２００１−２４５１８６号公報

しかしながら、上述の立体プリント基板１０１は、構造絶縁性のポリフタルアミド樹脂等を金型成型して形成されるものであり、貫通開口部１０１ｃの端部や段差部１０１ｄ等の端部にバリが発生してしまうことがあった。よって、上述の固体撮像装置は、立体プリント基板１０１の貫通開口部１０１ｃの壁面や端部が固体撮像素子１０４の受光面１０４ｂに対して露出しているため、組み立て工程が完了した後であっても何らかの衝撃等により、貫通開口部１０１ｃの壁面や端部から発生したバリが固体撮像素子１０４の受光面１０４ｂ上に脱落して、黒点映像不良の原因となることがあった。

また、上述の立体プリント基板１０１を用いる固体撮像装置は、固体撮像素子１０４と光学フィルタ１０３とを、互いに反対側の開口端部に装着する構成である。そのため、製造工程において、固体撮像素子１０４と光学フィルタ１０３のいずれか一方を装着する工程が終了した後、もう一方を装着する工程を行う前に、立体プリント基板１０１の上下を反転させる工程が必要となってしまい、製造工程が長く生産性が低いものであった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子とレンズとを装着する立体形状の構造体を備える固体撮像装置であって、前記構造体は、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有し、前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとが、一体に樹脂封止されている。

この構成により、従来のように固体撮像素子とレンズとが立体基板を挟み込む形式で装着されるのではなく、立体基板の一方側（配線部が形成された側）に固体撮像素子とレンズとが装着され、一体に樹脂封止されるので、貫通開口部の内壁や貫通開口部の受光面側の端部はレンズや封止樹脂で覆われ、固体撮像素子の受光面に露出しない。よって、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐことができる。

また、本発明の固体撮像装置は、前記構造体の貫通開口部が、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面側とは反対側の端部に、前記受光面に入る光量を調節する絞り部が形成されている。

この構成により、従来の立体基板のように絞り部材を嵌め込む胴部を設けなくて良いので、立体形状の構造体を小型・薄型化することができる。また、絞り部を構造体成形工程で形成しておくことで、後から絞り部材を装着する工程を省略することができる。

また、本発明の固体撮像装置のレンズは、赤外線カット機能や反射防止機能を有するものとしても良い。

この構成により、赤外線カット機能や反射防止機能等を有する光学フィルタを省略することができ、部品点数を削減することができる。

また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、立体形状の構造体であって、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有する構造体を成形する構造体成形工程と、前記段差部に、前記貫通開口部を塞ぐようにレンズを装着するレンズ装着工程と、前記配線部に、前記レンズを覆うように前記固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着工程と、前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとを、一体に樹脂封止する樹脂封止工程と、を含むものである。

この工程により、レンズと固体撮像素子とが、立体プリント基板の同一面上に配置されるものであるので、各部材を立体プリント基板に装着するのに、立体プリント基板の上下を反転させる工程を行わずに一連の工程で行うことができる。すなわち、反転工程を省略することができる。また、各部材を接着する工程も樹脂封止により一度で済み、従来の製造方法に比べて生産性が向上する。

本発明によれば、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の固体撮像装置の外観斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３、図４は、本実施の形態１の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図である。

図１、図２に示すように、本実施の形態１の固体撮像装置１０は、長方形状の平板部１１ａと脚部１１ｂとにより構成される立体プリント基板１１に、レンズ１２と固体撮像素子１３とが装着されて構成されるものである。

矩形台状の立体プリント基板１１は、平板部１１ａと脚部１１ｂとからなり、その断面は門型形状である。長方形状の平板部１１ａは、その中心付近に、内側（脚部側）に貫通する円形の貫通開口部１１ｃが形成されている。そして、脚部１１ｂには、端子パターンである配線部１１ｅが形成されている。

貫通開口部１１ｃのうち配線部１１ｅが形成されている開口面側の端部には、レンズ１２を装着するための段差部１１ｄが形成されている。この段差部１１ｄは、貫通開口部１１ｃの開口部を周囲するように円形に形成されている。一方、貫通開口部１１ｃの外部側、すなわち段差部１１ｄが形成されている側とは反対側の端部には、レンズ１２に入り込む光量を調節する絞り部１１ｆが形成されている。

レンズ１２は、例えば、中央部が縁部より厚い凸形のレンズであって、貫通開口部１１ｃを通過して入射してくる光を固体撮像素子１３の受光面１３に導くものであり、レンズの縁部が立体プリント基板１１の段差部１１ｄに載置されている。

また、このレンズ１２は、赤外線除去機能を有する材料で凸レンズ形状に形成されたもので、表面に真空蒸着等のコーティング方法により反射防止膜が施されている

固体撮像素子１３は、半導体素子の製造技術を用いて集積回路化された光電変換素子であって、光を検出して電荷を発生させるフォトダイオードが配列されたものであり、バンプ１３ａを介して配線部１１ｅの一部に装着され電気的に接続している。

上述のように、レンズ１２は、段差部１１ｄに貫通開口部１１ｃを塞ぐように装着されている。固体撮像素子１３は、その受光面１１ｂが、レンズ１２から所定間隔だけ離れるとともにレンズ１２を同一面側から覆うように装着されている。また、レンズ１２と固体撮像素子１３は、樹脂封止体１４により一体成形されている。このようにして、固体撮像素子１３の受光面１３ａは、レンズ１２と樹脂封止体１３とにより形成される密封空間に包囲されている。

このように、本実施の形態１の固体撮像装置１０は、固体撮像素子１３の受光面１１ｂが貫通開口部１１ｃの内壁面に露出していないので、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐことができる。

また、従来の立体基板のように絞り部材やレンズを嵌め込む胴部を設けなくて良いので、立体形状の構造体を小型・薄型化することができる。また、赤外線カット機能や反射防止機能等をレンズに持たせることで、光学フィルタを省略しているので、部品点数を削減することができる。

次に、この固体撮像装置１０の製造方法について説明する。

（構造体成形工程）
この工程では、まず、平板部１１ａと脚部１１ｂとからなり、この平板部１１ａの中央付近に貫通開口部１１ｃを有し、貫通開口部１１ｃのうち脚部１１ｂ側の開口端部に段差部１１ｄを有する、ポリフタルアミド樹脂製の立体プリント基板１１を射出成型により形成する。

次に、この立体プリント基板１１の所定の領域に、めっきプロセスあるいはスパッタリング法などの薄膜プロセスにより脚部１１ｂの裏面側に端子パターンを含む配線部１１ｅを形成する。そして、図３（ａ）に示すように、脚部１１ｂが上方に臨む状態で載置する。

（レンズ装着工程）
この工程では、図３（ｂ）に示すように、段差部１１ｄ上に、レンズ１２の中心部に光軸が通るように、レンズ１２を載置する。レンズ１２により貫通開口部１１ｃは塞がれた状態となる。

（固体撮像素子装着工程）
続いて、図３（ｃ）に示すように、配線部１１ｅの一端上に、固体撮像素子１３の中心部に光軸が通るように、固体撮像素子１３を載置する。ここで、固体撮像素子１３の接続電極にはバンプ１３ａが形成されており、配線部１１ｅの所定位置に熱圧着によって接続される。

（樹脂封止工程）
そして、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、固体撮像素子１３と立体プリント基板１１の隙間に封止樹脂１４を、光を照射しながら注入する（図４（ａ））。このとき、封止樹脂１４は、照射された光が届く範囲で硬化する。さらに、この後、封止樹脂１４を熱硬化させて、レンズ１２と固体撮像素子１３とを樹脂封止体１４により一体に被覆する（図４（ｂ））。このようにして、本実施の形態１の固体撮像装置１０は製造される。

本実施の形態１の固体撮像装置１０は、例えば、図４（ｃ）に示すように、立体プリント基板１１の配線部１１ｅの一部を接続面として電子機器等の主基板２０に実装して用いられる。

以上のように、本実施の形態１の固体撮像装置１０の製造方法は、レンズ１２と固体撮像素子１３とが、立体プリント基板１１の同一面側に配置されるものであるので、各部材を立体プリント基板１１に装着するのに、立体プリント基板１１の上下を反転させる工程を行わずに一連の工程で行うことができる。すなわち、反転工程を省略することができる。

また、各部材を接着する工程も樹脂封止により一度で済む。また、絞り部を構造体成形工程で形成しておくことで、後から絞り部材を装着する工程を省略することができる。

このように、本実施の形態１の固体撮像装置１０の製造方法は、従来の反転工程や絞り部材を嵌め込む工程を省略することができるので、従来の製造方法に比べて生産性が向上するものである。

なお、立体プリント基板１１を形成する樹脂についてはポリフタルアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂などの熱可塑性樹脂の他、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂も適用可能である。

また、上述の固体撮像装置は、カメラとして、光通信分野に限定されることなく、ＣＤ、ＤＶＤなどの読み取り素子、複写機の読み取り素子、医療機器あるいはドアホンなど、種々の光学機器への適用が可能である。

本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法として有用である。

本実施の形態１の固体撮像装置の外観斜視図図１中のＡ―Ａ線断面図（ａ）本実施の形態１の固体撮像装置の構造体成形工程を説明する図、（ｂ）本実施の形態１の固体撮像装置のレンズ装着工程を説明する図、（ｃ）本実施の形態１の固体撮像装置の固体撮像素子装着工程を説明する図（ａ）本実施の形態１の固体撮像装置の樹脂封止工程を説明する図、（ｂ）本実施の形態１の固体撮像装置の樹脂封止工程を説明する図、（ｃ）本実施の形態１の固体撮像装置の使用例を説明する図従来の固体撮像装置の外観斜視図図５中のＡ−Ａ線断面図従来の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図従来の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図従来の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図

符号の説明

１０固体撮像装置
１１立体プリント基板
１１ａ平板部
１１ｂ脚部
１１ｃ貫通開口部
１１ｄ段差部
１１ｅ配線部
１１ｆ絞り部
１２レンズ
１３固体撮像素子
１３ａバンプ
１３ｂ受光面
１４封止樹脂

Claims

固体撮像素子とレンズとを装着する立体形状の構造体を備える固体撮像装置であって、
前記構造体は、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有し、
前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとが、一体に樹脂封止されている固体撮像装置。
前記構造体の貫通開口部は、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面側とは反対側の端部に、前記受光面に入る光量を調節する絞り部が形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
前記レンズは、赤外線カット機能を有する請求項１または２に記載の固体撮像装置。
前記レンズは、反射防止機能を有する請求項１から３いずれか一項に記載の固体撮像装置。
立体形状の構造体であって、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有する構造体を成形する構造体成形工程と、
前記段差部に、前記貫通開口部を塞ぐようにレンズを装着するレンズ装着工程と、
前記配線部に、前記固体撮像素子を、前記レンズを覆うように装着する固体撮像素子装着工程と、
前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとを、一体に樹脂封止する樹脂封止工程と、を含む固体撮像装置の製造方法。