JP2008177708A - 固体撮像ユニットとこれを使用した固体撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像素子を別のラインで製造して最終の組み立て工程まで搬送する場合でも、撮像素子の撮像面に直接に塵などが付着しない固体撮像ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】貫通電極２１が形成された透光性材料からなる中間基板１８を、撮像素子１Ｂの撮像面７の側に実装するとともに、撮像素子１Ｂと中間基板１８との間を封止材２２によって封止し、中間基板１８の貫通電極２１を介して撮像素子１Ｂの電極２を外部回路と接続するように構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はカメラ付き携帯電話装置などに使用される固体撮像装置に関するものである。
図７（ｂ）に示す固体撮像装置は、ＭＯＳ型撮像素子やＣＣＤ撮像素子などの撮像素子１を突起電極２を介してカバーガラス３の電極４にマウントし、カバーガラス３を配線基板５に取り付けて電極４を配線パターン４ａを介して配線基板５の上に引き出している。６はカバーガラス３と撮像素子１の間に設けられて両者を結合すると共に、カバーガラス３と撮像素子１の撮像面７との間の空間８に塵などが侵入しないように封止している。
カバーガラス３の前方には、鏡筒９と結像レンズ１０が配置されている。結像レンズ１０から入射した光は、カバーガラス３を透過して撮像素子１の撮像面７に結像する。
撮像素子１が構築されているシリコン基板１１には貫通電極１２が形成されており、シリコン基板１１の撮像面７とは反対側の面には電子部品１３が搭載されている。電子部品１３は貫通電極１２を介して撮像素子１の回路と接続されている。このように撮像素子１のシリコン基板１１に電子部品として信号処理用の半導体チップ１３を実装した固体撮像装置は、特許文献１などに記載されている。
図８（ｂ）に示す固体撮像装置は、撮像素子１のシリコン基板１１に電子部品１３を実装することはせずに、必要な半導体チップ１３が実装されたフレキシブル基板１４をカバーガラス３に貼り付けて、撮像素子１の回路と半導体チップ１３とを配線パターン４ａを介して接続している。この種のものは特許文献２などに記載されている。
特開２００５−２１６９７０号公報 特開平７−２３１０７４号公報
図７（ｂ）に示す従来の固体撮像装置は、撮像素子１のシリコン基板１１に半導体チップ１３を実装しているので、図８（ｂ）に比べて小型化できるが、そのためには貫通電極１２の形成用に、厚さが薄いシリコン基板１１（一般には０．３ｍｍ程度の厚さ）に孔をあける加工が必要であって、歩留が低い。
また、図７（ｂ）と図８（ｂ）の何れの場合も、図７（ａ）と図８（ａ）のように組み立ての最終工程でカバーガラス３が既に組み付けられている前製品１５に撮像素子１が実装されて組み立てられているため、撮像素子１が別のラインで製造されて搬送されているような場合には、撮像素子１の撮像面７に塵などが付着しないように厳重に管理する必要がある。
本発明は、撮像素子を別のラインで製造して最終の組み立て工程まで搬送する場合でも、撮像素子の撮像面に直接に塵などが付着しない構造の固体撮像ユニットを提供することを目的とする。
また本発明は、撮像素子のシリコン基板に孔をあけて貫通電極を形成するようなことをしなくても撮像素子の背面側に電子部品を実装できる固体撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項１記載の固体撮像ユニットは、撮像素子の撮像面の側に実装され前記撮像素子の電極に接触する貫通電極が形成された透光性材料からなる中間基板と、前記撮像素子と前記中間基板との間を封止する封止材とを設け、中間基板の前記貫通電極を介して撮像素子の前記電極を外部回路と接続するように構成したことを特徴とする。
本発明の請求項２記載の固体撮像ユニットは、請求項１において、前記中間基板の前記撮像素子の実装面とは反対側の面で前記貫通電極と導通する第２の電極が内側の底面に形成された中継ブロックを設け、前記中継ブロックには、一端が前記第２の電極に接続され他端が前記中継ブロックの開口部に延びた第１の配線パターンを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項３記載の固体撮像ユニットは、請求項１において、前記中間基板は、前記撮像素子の実装位置が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部を有しており、前記撮像素子の撮像面が湾曲していることを特徴とする。
本発明の請求項４記載の固体撮像装置は、撮像素子の撮像面の側に実装され前記撮像素子の電極に接触する貫通電極が形成された透光性材料からなる中間基板と、前記撮像素子と前記中間基板との間を封止する封止材とを設け、中間基板の前記貫通電極を介して撮像素子の前記電極を外部回路と接続するように構成するとともに、前記中間基板の前記撮像素子の実装面とは反対側の面で前記貫通電極と導通する第２の電極が内側の底面に形成された中継ブロックを設け、前記中継ブロックには、一端が前記第２の電極に接続され他端が前記中継ブロックの開口部に延びた第１の配線パターンを設け、かつ、前記中継ブロックの開口部に当接し、第１の配線パターンの前記他端に接続された第２の配線パターンが形成されている配線基板を設けたことを特徴とする。
本発明の請求項５記載の固体撮像装置は、請求項４において、前記中間基板は、前記撮像素子の実装位置が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部を有しており、前記撮像素子の撮像面が湾曲していることを特徴とする。
この構成によると、固体撮像ユニットは、中間基板と封止材によって撮像面が封止されているので、撮像素子の撮像面に直接に塵などが付着しない。
また、この固体撮像ユニットを使用して組み立てた固体撮像装置は、撮像素子と配線基板の間には箱形の中継ブロックが介在しており、中継ブロックに形成された第１の配線パターンを介して配線基板と撮像素子とを電気接続でき、前記配線基板の上で撮像素子の背面側に電子部品を搭載できる。
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
なお、同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図４は実施の形態１を示す。
図１は本発明の固体撮像ユニットを使用した固体撮像装置を示し、図２は固体撮像ユニットを示す。固体撮像装置Ａは、配線基板５と中継ブロック１６と固体撮像ユニット１７と鏡筒９と結像レンズ１０とを組み合わせて構成されている。図３は配線基板５と中継ブロック１６と固体撮像ユニット１７との組み立て工程を示している。
固体撮像ユニット１７は、撮像素子１Ｂと透光性材料からなる中間基板１８を有している。撮像素子１Ｂは、シリコン基板１１の上にＭＯＳ型撮像素子やＣＣＤ撮像素子などの撮像面７が構築されている。シリコン基板１１の撮像面７の側で撮像面７の周りには、前記ＭＯＳ型撮像素子やＣＣＤ撮像素子などに配線パターンを介して接続された突起電極２が形成されている。中間基板１８は、撮像素子１Ｂの突起電極２に対応して一方の面にランド１９が形成され、他方の面には第２の突起電極２０が形成されている。ランド１９と第２の突起電極２０とは貫通電極２１によって接続されている。
この撮像素子１Ｂと中間基板１８は、図３（ａ）に示すようにランド１９の上に封止材としての熱硬化性樹脂２２を付けた中間基板１８に対して、撮像素子１Ｂを加熱ツール２３で押し付けて、撮像素子１Ｂの突起電極２を中間基板１８のランド１９に当接させた状態で熱硬化性樹脂２２を熱硬化させることによって、図３（ｂ）と図４に示すように撮像素子１Ｂと中間基板１８との間を撮像面７の全周にわたって封止して構成されている。図３（ａ）に示す状態では、熱硬化性樹脂２２が撮像素子１Ｂの撮像面７の周りに対応して環状に付けられている。
このように、撮像素子１Ｂと中間基板１８とを結合して固体撮像ユニット１７を構成することによって、撮像素子１Ｂを別のラインで製造して最終の組み立て工程まで搬送する場合であっても、撮像素子１Ｂの製造ラインにおいて撮像素子１Ｂと中間基板１８とを結合してから最終の組み立て工程まで搬送することで、撮像素子１Ｂの撮像面７への塵の直接の付着を無くせる。
箱形の中継ブロック１６の底面２３には図２にも示すように窓２４が形成されている。また、底面２３の内側には、中間基板１８の第２の突起電極２０に対応して第２のランド２５が窓２４の周りに形成されている。第２のランド２５は、中継ブロック１６に形成された第１の配線パターン２６の一端に接続されており、第１の配線パターン２６の他端は中継ブロック１６の開口部２７に設けられた半田付けランド２８に接続されている。
この固体撮像ユニット１７と中継ブロック１６は、図３（ｂ）に示すように中継ブロック１６の第２のランド２５の上に熱硬化性樹脂２９を付け、この第２のランド２５に対して、固体撮像ユニット１７を加熱ツール３０で押し付けて、熱硬化性樹脂２９を熱硬化させることによって、図３（ｃ）に示すように結合されている。
さらに、この中継ブロック１６の開口部２７を図３（ｄ）に示すように配線基板５の第２の配線パターン３１に当接させて、図１に示すように中継ブロック１６の半田付けランド２８と第２の配線パターン３１との間を半田付け３２して結合されている。配線基板５には、第２の配線パターン３１に接続された電子部品として信号処理用の半導体チップ１３が実装されている。
このように、撮像素子１Ｂと半導体チップ３３とを、中間基板１８と中継ブロック１６を介して接続することができ、撮像素子１Ｂのシリコン基板１１に穴を開け無くても撮像素子１Ｂの背面側に半導体チップ３３を配置することができ、図７に示した従来のようにシリコン基板１１に貫通電極１２を設けて半導体チップ１３を搭載する場合に比べて、歩留が良好で、固体撮像装置Ａの小型化を実現できる。また、撮像素子１Ｂと中間基板１８とを結合することによって撮像素子１Ｂ単体で扱う場合に比べて取り扱いが容易である。
（実施の形態２）
図５は実施の形態２を示す。
実施の携帯１の固体撮像ユニット１７は、平板状の撮像素子１Ｂを平板状の中間基板１８に結合したが、これは中間基板１８として図５に示すように撮像素子１Ｂの側に突出した湾曲形状の突部３４を有したものを使用して、この突部３４に沿うように撮像素子１Ｂを湾曲させて実装させることによって、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＣ−ＣＣ矢視図である。
（実施の形態３）
図６は実施の形態３を示す。
この実施の形態３では、中継ブロック１６の側面に部品３５が実装されている。このように構成することによって、実装密度の向上を期待できる。
なお、上記の実施の形態では撮像素子１Ｂと中間基板１８との接合を熱硬化性樹脂２２を使用した場合を例に挙げて説明したが、異方性導電フィルムまたはペーストを使用したＡＣＦ／ＡＣＰ ( Anisotropic Conductive Film/Paste ) 接合方法、非導電性フィルム／ペーストを使用したＣＦ／ＮＣＰ ( Non Conductive Film/Paste ) 接合方法でも同様に実施できる。
本発明はカメラ付き携帯電話装置などのモバイル機器の小型化に寄与できる。
本発明の実施の形態１の固体撮像装置の拡大断面図 同実施の形態の要部の外観斜視図 同実施の形態の製造工程を示す断面図 同実施の形態の固体撮像ユニットの外観の拡大斜視図 本発明の実施の形態２の固体撮像装置に使用する固体撮像ユニットの組み立て工程図と底面図 本発明の実施の形態３の固体撮像装置の要部の外観斜視図 従来例の固体撮像装置の断面図 別の従来例の固体撮像装置の断面図
符号の説明
Ａ 固体撮像装置
１Ｂ 撮像素子
２ 突起電極（電極）
５ 配線基板
７ 撮像素子１Ｂの撮像面
９ 鏡筒
１０ 結像レンズ
１１ シリコン基板
１３ 半導体チップ（電子部品）
１６ 中継ブロック
１７ 固体撮像ユニット
１８ 中間基板
１９ ランド
２０ 第２の突起電極
２１ 貫通電極
２２ 熱硬化性樹脂（封止材）
２３ 中継ブロック１６の底面
２４ 窓
２５ 第２のランド（第２の電極）
２６ 第１の配線パターン
２７ 中継ブロック１６の開口部
２８ 半田付けランド
３１ 配線基板５の第２の配線パターン
３２ 半田付け
３４ 中間基板１８の突部
３５ 部品

Claims (5)

  1. 撮像素子の撮像面の側に実装され前記撮像素子の電極に接触する貫通電極が形成された透光性材料からなる中間基板と、前記撮像素子と前記中間基板との間を封止する封止材と
    を設け、中間基板の前記貫通電極を介して撮像素子の前記電極を外部回路と接続するように構成した
    固体撮像ユニット。
  2. 前記中間基板の前記撮像素子の実装面とは反対側の面で前記貫通電極と導通する第２の電極が内側の底面に形成された中継ブロックを設け、
    前記中継ブロックには、
    一端が前記第２の電極に接続され他端が前記中継ブロックの開口部に延びた第１の配線パターンを設けた
    請求項１記載の固体撮像ユニット。
  3. 前記中間基板は、
    前記撮像素子の実装位置が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部を有しており、前記撮像素子の撮像面が湾曲している
    請求項１記載の固体撮像ユニット。
  4. 撮像素子の撮像面の側に実装され前記撮像素子の電極に接触する貫通電極が形成された透光性材料からなる中間基板と、前記撮像素子と前記中間基板との間を封止する封止材と
    を設け、
    中間基板の前記貫通電極を介して撮像素子の前記電極を外部回路と接続するように構成するとともに、
    前記中間基板の前記撮像素子の実装面とは反対側の面で前記貫通電極と導通する第２の電極が内側の底面に形成された中継ブロックを設け、
    前記中継ブロックには、一端が前記第２の電極に接続され他端が前記中継ブロックの開口部に延びた第１の配線パターンを設け、
    かつ、前記中継ブロックの開口部に当接し、第１の配線パターンの前記他端に接続された第２の配線パターンが形成されている配線基板を設けた
    固体撮像装置。
  5. 前記中間基板は、
    前記撮像素子の実装位置が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部を有しており、前記撮像素子の撮像面が湾曲している
    請求項４記載の固体撮像装置。
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