JP2010034668A - 固体撮像装置およびそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板の所定の位置に、簡便に固体撮像素子を実装することができ、安価に製造できる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の固体撮像装置１００は、固体撮像素子２が配線基板１に形成された開口１０に嵌合配置され、固体撮像素子２の受光面に形成された突起電極と、開口１０内に延在したインナーリード部とが互いに電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置を必要とせず、配線基板の所定の位置に、簡便に固体撮像素子を実装することができ、安価に製造できる固体撮像装置およびその固体撮像装置を備えた電子機器に関する。

携帯電話機をはじめとする各種電子機器には、カメラモジュール（カメラモジュール用半導体装置）が搭載されている。最近では、このような電子機器は、益々小型および薄型の傾向にある。このため、電子機器に搭載されるカメラモジュールに対する小型化および薄型化の要求も高まっている。

カメラモジュールには、光学素子（レンズ）、および、固体撮像素子（ＣＣＤ（charge-coupled device）またはＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）センサーＩＣ（integrated circuits））が搭載されている。カメラモジュールを製造時には、配線基板上の適切な位置に、固体撮像素子を実装することが重要である。つまり、配線基板上への固体撮像素子の位置合わせが重要となる。この位置合わせが不十分であると、固体撮像素子に対するレンズの位置合わせ精度も不十分となる。その結果、光軸のずれを招来し、撮像不良が生じる。

そこで、特許文献１には、画像処理装置を用いて、配線基板上に固体撮像素子を実装する方法が開示されている。特許文献１には、画像処理装置の詳細は開示されていないものの、画像処理装置を用いることによって、±５μｍの精度で、固体撮像素子が配線基板上に実装されている。

一方、特許文献２には、半導体チップを搭載基板に高精度に位置合わせして実装するための実装装置が開示されている。図９は、特許文献２の実装装置の概略図である。

特許文献２の実装装置は、２値化画像または多値化画像を用いた画像認識方式によって、半導体チップの位置合わせを行う。具体的には、図９の実装装置は、ＣＣＤカメラ１３２にて半導体チップ１３５および搭載基板１３６の各画像データを取得する。次に、認識手段１３０によって、半導体チップ１３５と搭載基板１３６との位置関係を判断する。そして、その位置関係に基づいて、ＸＹＺステージコントローラ１３１にてＸＹステージ１４０と、Ｚステージ１３９とを駆動し、搭載基板１３６の所定の位置に半導体チップ１３５を搭載する。

なお、上記実装装置における画像認識は、例えば、半導体チップ１３５の表面に形成された回路部の対角２点の特異パターンと、搭載基板１３６に設けられた＋またはＬ字型の２点の特異パターンとを用いたパターンマッチングによって行われる。
特開２０００−２６９４７２号公報（２０００年９月２９日公開） 特開平１１−３３０１０９号公報（１９９９年１１月３０日公開）

しかし、画像処理装置を用いたカメラモジュールの製造は、煩雑である上、コストも高くなるという問題がある。

具体的には、携帯電話機の製品サイクルは短く、新製品が流通しても、すぐに別の新たな製品にモデルチェンジされる傾向が強い。このため、携帯電話機に搭載されるカメラモジュールは、短期間に大量生産することが要求される。しかも、この要求を満たすためには、配線基板上への固体撮像素子の位置合わせ精度はもちろん、組立て易さも重要なファクターとなる。

ここで、特許文献１の画像処理装置として、特許文献２の画像処理装置を用いて、配線基板上に固体撮像素子を実装するとする。この場合、例えば、固体撮像素子に形成された電極等の特異パターンと、配線基板に形成された金属箔からなる配線部の特異パターンとを、画像処理装置によって得られる２値化画像または多値化画像により認識する。そして、その認識画像に基づいて、固体撮像素子を配線基板の所定の位置に合わせた上で、固体撮像素子に形成された電極と、配線基板に形成された電極とを、金またはアルミニウムなどの極細線により電気的に接続する。

しかし、このように画像処理装置を用いてカメラモジュールを製造するには、高額な設備投資が必要になる。このため、カメラモジュールを安価に製造することはできない。さらに、製品の信頼性を高くすることはできても、組み立て易いとはいえない。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のように高額な画像処理装置を必要とせず、配線基板の所定の位置に、簡便に固体撮像素子を実装することができ、安価に製造できる固体撮像装置および電子機器を提供することにある。

本発明の固体撮像装置は、上記の課題を解決するために、固体撮像素子と、
固体撮像素子と電気的に接続するための配線部を有し、厚さ方向に貫通した開口が形成された配線基板とを備えた固体撮像装置であって、
配線部は、開口内に延在したインナーリード部を有しており、
固体撮像素子が、開口に嵌合配置され、固体撮像素子の受光面に形成された電極と、配線部のインナーリード部とが互いに電気的に接続されていることを特徴としている。

上記の発明によれば、固体撮像素子が配線基板に形成された開口に嵌合配置された状態で、固体撮像素子と配線基板とが互いに電気的に接続される。つまり、嵌合によって、配線基板上の適切な位置に固体撮像素子が実装される。このため、配線基板上の適切な位置に、確実に固体撮像素子を搭載することができる。従って、配線基板上への固体撮像素子の位置合わせ精度を高めることができる。

しかも、上記の発明によれば、固体撮像素子が配線基板の開口に嵌合配置されるため、作業者が、ピンセット等の簡単な治具を用いた手作業により、配線基板上の適切な位置に、固体撮像素子を搭載することができる。つまり、従来用いられていた画像処置装置を用いることなく、配線基板上に固体撮像素子を、簡便に実装することができる。従って、簡便かつ安価に固体撮像装置を製造することができる。

さらに、上記の発明によれば、固体撮像素子が配線基板の開口に嵌合しさえすれば、固体撮像素子と配線基板とが互いに電気的に接続される。これにより、固体撮像素子と配線基板との電気的な接続信頼性を高めることができる。

このように、上記の発明によれば、従来用いられていた高額なシステムを用いることなく、簡便に配線基板上の適切な位置に固体撮像素子を実装し、電気的な接続信頼性の高い固体撮像装置を低コストで製造することができる。

本発明の固体撮像装置では、固体撮像素子の電極と、配線部のインナーリード部とが、フリップチップボンド方式により互いに接続されていることが好ましい。

上記の発明によれば、配線基板と固体撮像素子とが、フリップチップ方式により互いに接続されている。これにより、固体撮像素子と配線基板とが、ワイヤを使用せずに、直接接続される。従って、固体撮像素子から配線基板への伝送速度を高めることができる。

本発明の固体撮像装置では、配線基板には、厚さ方向に貫通した複数の貫通孔が形成されており、
外部の光を固体撮像素子へ導くレンズユニットをさらに備え、
レンズユニットは、底部に、下方に突出した突起部を有しており、
上記突起部が、貫通孔に挿入されていることが好ましい。

上記の発明によれば、レンズユニットの底部に形成された突起部が、配線基板に形成された貫通孔に挿入されている。これにより、配線基板にレンズユニットを容易に実装することができる。また、配線基板に形成された貫通孔を基準として、レンズユニットの位置合わせを確実に行うことができる。

本発明の固体撮像装置では、上記配線部は、上記貫通孔に重なった開口部を有しており、上記開口部の内径が、レンズユニットの突起部の外径と同一であることが好ましい。

上記の発明によれば、配線部に形成された開口部が、配線基板の貫通孔に重なっている。また、開口部の内径は、レンズユニットの突起部の外径と同一である。これにより、貫通孔の内径は、見かけ上、レンズユニットの突起部の外径と同一になる。従って、レンズユニットの位置合わせを高精度に行うことができる。

本発明の固体撮像装置では、配線基板の開口と固体撮像素子との間に形成された隙間に、樹脂が充填されていることが好ましい。

上記の発明によれば、配線基板の開口と固体撮像素子との間に形成された隙間に、樹脂が充填されているため、樹脂によって、固体撮像素子を配線基板に強固に固定することができる。また、開口および貫通孔が形成されることによって低下した配線基板の強度を補強することもできる。

本発明の固体撮像装置では、配線基板の貫通孔と、貫通孔に挿入されたレンズユニットの突起部との間に形成された隙間に、樹脂が充填されていることが好ましい。

上記の発明によれば、配線基板の貫通孔と貫通孔に挿入されたレンズユニットの突起部との間に形成された隙間に、樹脂が充填されているため、樹脂によって、レンズユニットを配線基板に強固に固定することができる。また、開口および貫通孔が形成されることによって低下した配線基板の強度を補強することもできる。

本発明の固体撮像装置では、上記樹脂は、遮光性を有することが好ましい。

上記の発明によれば、各隙間に、遮光性を有する樹脂が充填される。これにより、各隙間から固体撮像素子に入り込む撮像に不要な光を、樹脂によって遮ることができる。

本発明の電子機器は、上記の課題を解決するために、前記いずれかの固体撮像装置を備えることを特徴としている。従って、従来のように高額な画像処理装置を必要とせず、配線基板の所定の位置に、簡便に固体撮像素子を実装することができ、安価に製造できる電子機器を提供することができる。

本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が開口内に嵌合配置され、固体撮像素子の受光面に形成された端子と、配線部の延在部とが互いに電気的に接続された構成である。それゆえ、配線基板の所定の位置に、簡便に固体撮像素子を実装することができ、安価に製造できる固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の固体装置の概略構成を示す断面図である。

本実施形態の固体撮像装置１００は、プリント配線基板（以下「配線基板」）１、固体撮像素子２、レンズユニット３、および透明基板４を主要構成として備えている。配線基板１には、厚さ方向に貫通した、開口１０および貫通孔１１が形成されている。固体撮像素子２は開口１０に嵌合配置され、レンズユニット３の底部に形成された突起部３４が貫通孔１１に挿入されている。本実施形態では、開口１０と固体撮像素子２との間に形成された隙間、および、貫通孔１１と突起部３４との間に形成された隙間に、樹脂６が充填されている。なお、説明の便宜上、配線基板１側を下方、レンズユニット３側を上方とする。

配線基板１は、固体撮像素子２の電気信号を取り出すものである。配線基板１は、基材となる支持部１２の両面に配線部１３が形成された構成である。支持部１２は、絶縁材料から構成されており、配線部１３を支持している。支持部１２の厚さは、例えば、５０〜１００μｍである。一方、配線部１３は、配線基板１の導体部であり、金属箔から構成されている。配線部１３は、パターニングにより高精度に形成されている。

固体撮像素子２は、半導体回路が形成された半導体基板（例えばシリコン単結晶基板）が平面視矩形形状に形成されたものである。固体撮像素子２は、イメージセンサ用の半導体チップであり、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）イメージセンサ、ＶＭＩＳイメージセンサ（Threshold Voltage Modulation Image Sensor）である。固体撮像素子２は、配線基板１に形成された開口１０内に嵌合配置されている。

固体撮像素子２の受光面の中央部には、複数の受光素子（画素）がマトリクス状に配置された受光部２１が形成されている。受光部２１は、固体撮像素子２のイメージセンサ部である。受光部２１は、固体撮像素子２の主面（表面）の中央部に、平面視矩形形状に形成されている。また、受光素子は、受光部２１に結像された被写体像（レンズユニット３および透明基板４を透過した光）を電気信号に変換する。

レンズユニット３は、外部からの光を固体撮像素子２に導くためのものである。つまり、レンズユニット３は、固体撮像素子２の受光部２１に画像を集光する。レンズユニット３は、レンズ３１、内部にレンズ３１を保持するレンズホルダ３２、レンズホルダ３２を内部に保持するレンズバレル３３とから構成されている。レンズホルダ３２およびレンズバレル３３は、いずれも中空（筒状）である。なお、レンズホルダ３２とレンズバレル３３との接触部（図中の破線部）は、螺子構造になっている。これにより、レンズホルダ３２を回転させると、光軸方向にレンズ３１を移動させることができる。このため、固体撮像素子２の受光部２１へのフォーカス調整が可能となる。

透明基板４は、固体撮像素子２の受光部２１を包囲するように形成された接着部５を介して、固体撮像素子２上に貼り付けられている。つまり、透明基板４と固体撮像素子２との間には、密閉空間（隙間）が形成されることになる。すなわち、透明基板４は、固体撮像素子２と非接触状態で（間隔を有して）、固体撮像素子２上に配設される。従って、受光部２１への湿気の進入および塵埃の進入や付着等を防止することができる。また、受光部２１にキズがつくのを防ぐことができる。それゆえ、このような湿気、塵埃、およびキズが原因となって、固体撮像装置１００に不良が生じるのを防ぐことができる。

透明基板４は、例えば、透光性を有するガラスや樹脂から構成されている。なお、透明基板４上（レンズユニット３側の面）には、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタが形成されていてもよい。

接着部５は、例えば、シート状の接着剤を貼着し、フォトリソグラフィ技術で露光及び現像等の処理を行うパターンニングによって形成される。このようにフォトリソグラフィ技術を用いて接着部５を形成すれば、接着部５のパターンニング（形状）を高精度に行うことができる。また、シート状の接着剤を用いれば、接着部５の厚さを均一にすることができる。これにより、透明基板４を受光部２１に対して高精度に接着することができる。

樹脂６は、配線基板１に固体撮像素子２を強固に固定するとともに、固体撮像素子２を衝撃から守る役割も果たす。固体撮像装置１００では、開口１０と固体撮像素子２との間に形成された隙間、および、貫通孔１１と突起部３４との間に形成された隙間に、樹脂６が充填されている。樹脂６の詳細は後述する。

このような固体撮像装置１００は、レンズユニット３によって取り込まれた外部の光を、透明基板４を介して、固体撮像素子２の受光部２１で受光する。受光部２１では、結像された被写体像を、電気信号に変換する。なお、固体撮像素子２および透明基板４の間は密閉されているため、透明基板４を透過した外部からの光は、そのまま固体撮像素子２へ入射されることになり、光路途中での光損失を生じることがない。

ここで、固体撮像装置１００における、配線基板１および固体撮像素子２の構成および配置状態について詳細に説明する。図２は、配線基板１の平面図（上面図）である。

図２のように、配線基板１の中央部には、厚さ方向に貫通した開口１０が形成されている。また、配線基板１は、この開口１０の外側に、厚さ方向に貫通した複数（図２では４つ）の貫通孔１１が形成されている。開口１０および貫通孔１１は、配線基板１の両面に設けられた配線部１３を避けて形成されている。ただし、本実施形態では、配線部１３は、貫通孔１１に重なった開口部を有している。

固体撮像装置１００では、固体撮像素子２が、開口１０内に嵌合配置される。つまり、開口１０の面積は、図２に破線で示される固体撮像素子２の受光部２１が形成された面（受光面２０）とほぼ同一となっていればよい。しかし、通常、固体撮像素子２の受光面２０よりも、開口１０の面積をやや大きくする。つまり、開口１０は、厳密に言えば、受光面２０の外側の破線で示すように、ある程度の遊びを持たせて形成されている。この遊びの量は、当然、小さいことが好ましい。なお、図２では、理解しやすいように、遊びの量を大きくしているが、実際にはほとんど遊びはない。

つまり、本発明において、「嵌合配置」とは、固体撮像素子２が開口１０内に厳密に嵌合された状態のみに限らず、ある程度遊びを持っていても、事実上嵌合とみなせる状態も示す。

また、固体撮像素子２の受光面２０は矩形であるため、開口１０も固体撮像素子２の形状に合わせて、矩形であればよい。しかし、本実施形態では、開口１０の４つの角部１４が、配線基板１の外側に膨らんでいる。このため、フェースダウンで固体撮像装置１００を製造する際に、開口１０内に固体撮像素子２を配置しやすくなる。

なお、後述のように、固体撮像素子２は、ダイシングによりウエハを切削して形成されるため、受光面２０は矩形となる。これに対し、開口１０は、化学的な処理により支持部１２の不要な部分を除去して形成される。このため、角部１４に支持部１２を除去しきれていない部分（コーナー部Ｒ）がでてくる。その結果、固体撮像素子２を開口１０内に嵌合配置できなく場合がある。そこで、図２のように角部１４を、配線基板１の外側に膨らませている。これにより、開口１０内に、固体撮像素子２を確実に嵌合配置することが可能となる。

また、本実施形態では、開口１０の各短辺の中央部１５も、配線基板１の外側に膨らんでいる。この中央部１５の膨らみは、後述のように、配線基板１の開口１０に固体撮像素子２を仮固定する部分となる。

一方、図２のように、配線部１３は、配線基板１を固体撮像素子２と電気的に接続するために、複数の信号引き出し線１３ａを備えている。信号引き出し線１３ａは、開口１０側の端部が開口１０内に延在したインナーリード部１３ｂを有する。後述のように、開口１０に固体撮像素子２が配置されると、インナーリード部１３ｂと固体撮像素子２の電極とが接触する。つまり、インナーリード部１３ｂは、配線基板１と固体撮像素子２とを接続するためのランドである。

信号引き出し線１３ａの他端部（配線基板１の外側の端部）には、ブラインドビアホール１３ｃが形成されている。これにより、配線基板１の表裏の配線部１３が、互いに電気的に導通する。なお、ブラインドビアホール１３ｃ内は、めっき処理が施されている。

このような配線基板１の開口１０に、固体撮像素子２が配置される。図３は、図２の配線基板１に固体撮像素子２が実装された状態を示す平面図である。図４は、図３の構造のＡ−Ａ矢視断面図である。図５は、図３の構造のＢ−Ｂ矢視断面図である。図６は、図３の構造のＣ−Ｃ矢視断面図である。なお、図３〜図６では、図１の固体撮像装置１００におけるレンズユニット３を省略している。

図３のように、固体撮像素子２の受光面上には、導電性材料からなる突起電極（いわゆるバンプ）２２が形成されている。突起電極２２は、固体撮像素子２の受光面から上方へ突出した電極である。突起電極２２は、固体撮像素子２の受光部２１の外側であって、配線基板１の各インナーリード部１３ｂに対応する位置に形成される。開口１０内に固体撮像素子２が配置されると、インナーリード部１３ｂの直下に、突起電極２２が配置され、インナーリード部１３ｂと突起電極２２とが互いに接触する。これにより、配線基板１と固体撮像素子２とが、互いに電気的に接続される。

突起電極２２は、例えば、金ワイヤのボールボンド工法による電極形成であっても、めっき工法により形成するものであってもよい。また、突起電極２２は、例えば、底面および天面が８０μｍ〜１００μｍの円形で、高さが２０μｍ〜３０μｍの円柱形状とすることができる。

より具体的には、図４のように、本実施形態では、インナーリード部１３ｂと突起電極２２とが、直接接続されている。つまり、フリップチップボンド方式により、インナーリード部１３ｂと突起電極２２とが、互いに接続されている。しかし、ワイヤボンド方式により、インナーリード部１３ｂと突起電極２２とを接続することもできる。

なお、図４のように、配線基板１の裏面には、半田接続用の電極１６が形成されている。電極１６は、固体撮像装置１００が搭載される電子機器のマザーボードの電極に接続される。

また、本実施形態では、図４に示すように、固体撮像装置１００では、開口１０と固体撮像素子２との間に形成された隙間に樹脂６が充填されている。また、前述のように、開口１０の各短辺の中央部１５も、配線基板１の外側に膨らんでいる。図５のように、この中央部１５にも、樹脂６が充填されている。さらに、図６のように、配線基板１に形成された貫通孔１１と、破線で示すレンズユニット３の突起部３４との間に形成された隙間にも、樹脂６が充填されている。

このように、固体撮像素子２または突起電極２２と、配線基板１（開口１０および貫通孔１１）との間に形成される隙間に、樹脂６が充填されている。さらに、開口１０の各短辺の中央部１５にも樹脂６が充填されている。これにより、樹脂６によって、固体撮像素子２を配線基板１の開口１０内に強固に固定することができる。また、開口１０や貫通孔１１が形成されることによって低下した配線基板１の強度を、樹脂６によって補強することができる。従って、衝撃が加わっても、固体撮像素子２が開口１０から剥がれたり、レンズユニット３が貫通孔１１から抜けたりするのを防ぐことができる。また、開口１０および貫通孔１１が形成されることによって低下した配線基板１の強度を補強することもできる。

なお、受光部２１の周囲には接着部５が形成されており、受光部２１が透明基板４に覆われている。このため、樹脂６は、受光部２１に侵入しない。また、樹脂６は、透明基板４の表面（光路上）にも存在しない。

また、樹脂６が、突起電極２２と配線基板１の貫通孔１１との隙間、および、配線基板１と固体撮像素子２との隙間の少なくとも一方の隙間が、樹脂６によって塞がれていれば、このような補強効果が得られる。

このような樹脂６は、熱硬化性樹脂、光（例えば紫外線）硬化性樹脂から構成することができる。樹脂６は、配線基板１への固体撮像素子２の実装強度を高める上では、透光性の樹脂から構成されていても、遮光性の樹脂から構成されていてもよい。しかし、樹脂６が、着色された樹脂等、遮光性を有する樹脂から構成されていれば、樹脂６が遮光特性を有する。これにより、樹脂６を介する固体撮像素子２の受光部２１への光の回り込みを防ぐことができる。

このように、樹脂６は、配線基板１を補強（固体撮像素子２の実装強度を高める）ことが第１目的であるため、いずれも遮光性を有する必要はない。ただし、樹脂６が遮光性を有するものであれば、このような補強効果に加えて、受光部２１へ入り込む光の遮断効果も有する。

一方、図６のように、配線部１３は、貫通孔１１に重なった開口部を有している。この開口部の内径は、破線で示すレンズユニット３の突起部３４の外径とほぼ同一である。つまり、、配線部１３が、貫通孔１１の一部に重なることによって、貫通孔１１の内径が、見かけ上、突起部３４の外径とほぼ同一になっている。ここで、上述のように、配線部１３は、パターニングにより、高精度に形成されている。このため、配線部１３の開口の精度は、貫通孔１１の精度よりも高い。つまり、配線部１３の開口は、貫通孔１１よりも、高精度に設計することが可能となる。このため、貫通孔１１の内径が、突起部３４の外径よりも大きい場合であっても、突起部３４が、配線基板１３の開口部に嵌合される。従って、レンズユニット３の位置合わせを高精度に行うことができる。

なお、図６では、配線部１３が、配線基板１のおもて面に、貫通孔１１に重なった開口部を有している。しかし、この開口部は、配線基板１の両面に形成されていてもよい。この場合、配線基板１の両面の開口部に、レンズユニット３の突起部３４が嵌合される。従って、レンズユニット３の位置合わせをより高精度に行うことができる。また、たとえ、樹脂６を用いなくても、レンズユニット３の位置合わせ状態を維持することが可能となる。

以上のような固体撮像装置１００は、例えば、携帯電話機等の各種電子機器に搭載される。図８は、電子機器に固体撮像装置１００が搭載された構成を示す断面図である、図８のように、固体撮像装置１００を電子機器に搭載するには、電子機器のマザーボード（メイン基板）４０上に形成されたランド４１と、固体撮像装置１００の配線基板１の裏面に形成された電極１６とを、半田等の導電性材料により、接続する。これにより、固体撮像装置１００とマザーボード４０とが電気的に接続される。

以上のように、本実施形態の固体撮像装置１００は、固体撮像素子２が配線基板１に形成された開口１０に嵌合配置された状態で、固体撮像素子２と配線基板１とが互いに電気的に接続される。つまり、嵌合によって、配線基板１上の適切な位置に固体撮像素子２が実装される。このため、配線基板１上の適切な位置に、確実に固体撮像素子２を搭載することができる。従って、配線基板１上への固体撮像素子２の位置合わせ精度を高めることができる。

しかも、固体撮像素子２が配線基板１の開口１０に嵌合配置されるため、作業者が、ピンセット等の簡単な治具を用いた手作業により、配線基板１上の適切な位置に、固体撮像素子２を搭載することができる。つまり、従来用いられていた画像処置装置を用いることなく、配線基板１上に固体撮像素子２を、簡便に実装することができる。従って、簡便かつ安価に固体撮像装置１００を製造することができる。

さらに、固体撮像素子２が配線基板１の開口１０に嵌合しさえすれば、固体撮像素子２と配線基板１とが互いに電気的に接続される。これにより、固体撮像素子２と配線基板１との電気的な接続信頼性を高めることができる。

このように、本実施形態の固体撮像装置１００は、従来用いられていた高額なシステムを用いることなく、簡便に配線基板１上の適切な位置に固体撮像素子２を実装し、電気的な接続信頼性の高い固体撮像装置１００を低コストで製造することができる。

また、本実施形態では、配線基板１と固体撮像素子２とが、フリップチップ方式により互いに接続されている。このため、固体撮像素子２と配線基板１とが、ワイヤを使用せずに、直接接続される。従って、固体撮像素子２から配線基板１への伝送速度を高めることができる。

また、本実施形態では、レンズユニット３の底部に形成された突起部３４が、配線基板１に形成された貫通孔１１に挿入されている。これにより、配線基板１にレンズユニット３を容易に実装することができる。また、配線基板１に形成された貫通孔１１を基準として、レンズユニット３の位置合わせを確実に行うことができる。

固体撮像装置１００は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、配線基板１の開口１０内に、レンズユニット３を貫通孔１１に、それぞれ配置した後、樹脂６により、配線基板１に、固体撮像素子２およびレンズユニット３を固定することによって製造することができる。

より具体的には、配線基板１は、例えば、プリント基板，またはセラミック基板などである。配線基板１の支持部１２および配線部１３は、例えば、フォトリソ工法で形成することができる。なお、配線部１３は、例えば、めっき工法により、表面処理することが好ましい。表面処理は、配線部１３の表面に、電解めっき法と無電解めっき法により、例えば、ニッケルを５μｍ，金を０．２μｍ形成することが挙げられる。電解めっき法の場合には、給電のために、金属箔による導体が必要となる。一方、無電解めっき工法には、そのような導体は不要である。従って、配線基板１の面積を小さくするためには、無電解めっき法により表面処理をすることが好ましい。配線基板１の詳細は後述する。

配線基板１の開口１０は、例えば、支持部１２に感光性レジストを塗布、露光、および現像することによって、不必要な部分を化学薬品にて溶解，除去して形成することができる。また、開口１０の角部１４の形状も、同様にして、任意の形状とすることができる。

なお、固体撮像素子２は、ウエハーを分断することにより、同時に複数個製造することができる。例えば、直径８インチや、１２インチの円形シリコン基板のウエハー上に、受光部２１と電気回路とを形成する。そして、受光部２１の外側周辺に、幅約０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの太さでスクリーン印刷または、ディスペンサーにて接着剤を塗布することにより、接着部５を形成する。そして、接着部５上に透明基板４を配置した後、１２０℃〜１５０℃の温度で、約３０分間で硬化する。これにより、固体撮像素子２上に透明基板４が搭載される。次に、ダイシング工法により、ウエハ上に形成された隣接する固体撮像素子２間を切断する。これにより、個々の固体撮像素子２が形成される。なお、ダイシング工法は、一般に知られる回転切り歯を用いて行う。このようなダイシングにより形成された固体撮像素子２の加工精度は、±５μｍ以下となる。また、固体撮像素子２の外形および受光部２１の加工精度も±５μｍ以下となる。

このようにして製造した固体撮像素子２を、図７のように、配線基板１の開口１０に固体撮像素子２をフェースダウンで配置する。このとき、配線基板１のインナーリード部１３ｂと固体撮像素子２の突起電極２２とを一致して配置する。開口１０は、固体撮像素子２の受光面とほぼ同サイズである。また、開口１０内には、インナーリード部１３ｂも配線部１３も延在している。このため、固体撮像素子２は、配線基板１に位置合わせされた状態で開口１０内に保持される。

なお、インナーリード部１３ｂと突起電極２２との接続は、各部において、加圧及び超音波エネルギーにより金属間接合にて電気的に接続する工法を用いることが好ましい。この接続は、例えば、特開平５−７４８７５号公報に記載された方法を参考にして行うことができる。なお、インナーリード部１３ｂと突起電極２２との接続部には、液状のエポキシ樹脂をディスペンス方式で塗布し硬化させることが好ましい。これにより、水、塵、腐食性ガスなど耐環境性能を高め、接続部を保護することできる。

厳密に言えば、開口１０は、固体撮像素子２の受光面よりも大きい。このため、インナーリード部１３ｂと突起電極２２との接続しても、開口１０内で固体撮像素子２が移動できることになる。そこで、配線基板１の外側に膨らんだ開口１０の各短辺の中央部１５に、樹脂６を充填する。これにより、配線基板１に固体撮像素子２が仮固定され、固体撮像素子２の位置がずれなくなる。

次に、仮固定した状態で、貫通孔１１にレンズユニット３の突起部３４を挿入する。そして、配線基板１の裏面から、開口１０および貫通孔１１に樹脂６を注入し、樹脂６を硬化させれば、固体撮像装置１００が完成する。

なお、レンズホルダ３２とレンズバレル３３との接触部（図中の破線部）は、螺子構造になっている。これにより、レンズホルダ３２を回転させると、光軸方向にレンズ３１を移動させることができる。このため、レンズユニット３の搭載後に、固体撮像素子２の受光部２１へのフォーカス調整が可能となる。

また、完成後の固体撮像装置１００は、固体撮像素子２の電気的特性や、撮像した画像の品質をテストを行い、不良品がないか検査する。

このように、固体撮像装置１００は、配線基板１の開口１０を、金属箔からなる配線部１３を表裏に配置した支持部１２を、感光性レジストを塗布，露光，現像し、不必要な部分を化学薬品にて溶解，除去する工法を用いて形成することができる。この開口１０の加工精度は、約１０ｍｍ×１０ｍｍの配線基板１の場合は、一般に±１０μm以下となる。

一方、固体撮像素子２は、円形シリコン基板として知られるウエハーの上に、複数形成して、ダイシングにより個々のチップに分断している。その加工精度は、±５μm以下であり、固体撮像素子２の外形と受光部２１との加工精度も±５μｍ以下である。このため、約８ｍｍ×６ｍｍの固体撮像素子２を配線基板１の所定の位置に搭載した場合は、遊び寸法の５０μｍ加えても、±５５μｍ以下の精度にて、配線基板１の所定の位置に、固体撮像素子２を実装することができる。例えば、作業者が手作業によるピンセットや簡単な治具を用いて、配線基板１の所定の位置に固体撮像素子２を搭載できる。このため、固体撮像装置１００を製造するために、従来用いていたような２値化画像や多値化画像を処理するための高額なシステムは必要ない。また、固体撮像装置１００では、インナーリード部１３ｂと、突起電極２２とを、フリップチップボンド工法にて電気的に接続することができる。

そして、レンズユニット３は、配線基板１の貫通孔１１に突起部３４を挿入して、配線基板１に実装できる。つまり、配線基板１を基準として、レンズユニット３が適切な位置に実装される。固体撮像素子２は、配線基板１に対して高精度に位置合わせされているため、配線基板１を基準としてレンズユニット３を実装すると、固体撮像素子２とレンズユニット３との光学中心を合わせることが可能となる。なお、突起部３４は、貫通孔１１の深さ方向に細くなっていることが好ましい。例えば、貫通孔１１の内径（直径）が、２ｍｍ±１０μｍである場合、突起部３４先端の直径１．６ｍｍからテーパー状に直径２．２ｍｍまで（つまり貫通孔１１の直径まで）太くなっていることが好ましい。これにより、突起部３４を貫通孔１１に嵌合させることができる。従って、より高精度にレンズユニット３の位置合わせが可能となる。

なお、本発明は、以下のように表現することもできる。
〔１〕支持体に金属箔による配線部を配置した、プリント配線基板の一部に開口部を設け、前記開口部にイメージセンサー用半導体チップを嵌合配置するとともに、前記イメージセンサー用半導体チップの電極と、前記開口部に突出した金属箔の電極とを、電気的に接続したことを特徴としたカメラモジュール用半導体装置。
〔２〕前記プリント配線基板の一部の、前記開口部に突出した金属箔を支持する材料と、前記イメージセンサー用半導体チップの一部とを、接着剤で固定したことを特徴とした、〔１〕に記載の、カメラモジュール用半導体装置。
〔３〕前記、プリント配線基板の金属箔の端部を電極とし、前記電極とイメージセンサー用半導体チップの電極とを、フリップチップ接続工法にて電気的に接続したことを特徴とした、〔１〕に記載のカメラモジュール用半導体装置。
〔４〕前記、プリント配線基板上には、更にホルダーに搭載された光学系レンズユニットを設けるとともに、前記プリント配線基板の2箇所以上の所定位置に設けた貫通穴と、光学系レンズユニットのホルダー設けた2箇所以上の突起部とを嵌め合わすことで、前記光学系レンズユニットの光学中心と、前記イメージセンサー用半導体チップの受光部中心とを合わすことを特徴とした、〔１〕に記載のカメラモジュール用半導体装置。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、携帯電話機およびノート型パソコン、監視用カメラなど、益々小型化および薄型化が要求される各種電子機器に搭載される固体撮像装置として利用することができる。

本発明の固体撮像装置を示す断面図である。 図１の固体撮像装置の配線基板を示す平面図である。 図１の固体撮像装置において、配線基板に固体撮像素子が実装された状態を示す平面図である。 図３の固体撮像装置のＡ−Ａ矢視断面図である。 図３の固体撮像装置のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図３の固体撮像装置のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図３の固体撮像装置の裏面図である。 図１の固体撮像装置が実装された電子機器の断面図である。 特許文献１に開示された実装装置の概略図である。

符号の説明

１ プリント配線基板（配線基板）
２ 固体撮像素子
３ レンズユニット
４ 透明基板
６ 樹脂
１０ 開口
１１ 貫通孔
１２ 支持部
１３ 配線部
１３ｂ インナーリード部
１３ｃ ブラインドビアホール
２１ 受光部
２２ 突起電極（電極）
３４ 突起部
１００ 固体撮像装置

Claims (8)

1. 固体撮像素子と、
   固体撮像素子と電気的に接続するための配線部を有し、厚さ方向に貫通した開口が形成された配線基板とを備えた固体撮像装置であって、
   配線部は、開口内に延在したインナーリード部を有しており、
   固体撮像素子が、開口に嵌合配置され、固体撮像素子の受光面に形成された電極と、配線部のインナーリード部とが互いに電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 固体撮像素子の電極と、配線部のインナーリード部とが、フリップチップボンド方式により互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 配線基板には、厚さ方向に貫通した複数の貫通孔が形成されており、
   外部の光を固体撮像素子へ導くレンズユニットをさらに備え、
   レンズユニットは、底部に、下方に突出した突起部を有しており、
   上記突起部が、貫通孔に挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. 上記配線部は、上記貫通孔に重なった開口部を有しており、
   上記開口部の内径が、レンズユニットの突起部の外径と同一であることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 配線基板の開口と固体撮像素子との間に形成された隙間に、樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
6. 配線基板の貫通孔と、貫通孔に挿入されたレンズユニットの突起部との間に形成された隙間に、樹脂が充填されていることを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像装置。
7. 上記樹脂は、遮光性を有することを特徴とする請求項５または６に記載の固体撮像装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備えた電子機器。

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