JP2010212481A

JP2010212481A - 撮像装置

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Publication number: JP2010212481A
Application number: JP2009057714A
Authority: JP
Inventors: Kohei Tsuda; 孝平津田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】全体としての配線パターンの領域を大きくして、多機能化に応じて高密度実装できるようにする。
【解決手段】固体撮像素子２が搭載される素子搭載基板１と、第一主面３ａに該素子搭載基板１が積層されると共に、第二主面３ｂに、該固体撮像素子２と電気的に接続されて所要の回路を構成する回路部品４，…が中央部に配置される第一基板３と、該第一基板３における第二主面３ｂの周縁部に積層されて、前記所要の回路を外部回路に接続するための枠型の第二基板６とを備えた撮像装置であって、第一基板３の外形を、第二基板６の側面の端子外面よりも大きくなるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子および半導体実装基板が搭載された撮像装置に関する。

近年、携帯電話に搭載されるデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置においては、薄型化及び多機能化が要望されている。これらの技術として、撮像装置に半導体実装基板を搭載することが考えられる。

この種の従来の半導体実装基板としては、プリント配線基板の表裏に多数の回路部品が配置されると共に、該回路部品が配置されていない領域に、枠型の基板が配置されている。そして、該枠型の基板を介してマザーボードと、プリント配線基板とが接続されている。即ち、マザーボード、枠型の基板、プリント配線基板が順次積層されたものである（例えば特許文献１）。
特開平５−２５９３７２号公報

ところで、従来技術から上記した半導体実装基板の回路部品の１つとして固体撮像素子を搭載した撮像装置が考えられる。このような構成では、撮像装置を多機能化することができるが、全体としての配線パターンの領域を拡大しようとすると、枠型の基板においては、外周端面に、外部回路と接続する側面電極を備えているので、該側面電極から所定の距離をおいて、配線パターンを形成することになる。このため、枠型の基板において配線パターンの領域を拡大することは困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、上記の課題を鑑み、全体としての配線パターンの領域を大きくして、多機能化に応じて高密度実装できるようにした撮像装置を提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る撮像装置では、固体撮像素子が搭載される素子搭載基板と、第一主面に該素子搭載基板が積層されると共に、第二主面に、該固体撮像素子と電気的に接続されて所要の回路を構成する回路部品が中央部に配置される第一基板と、該第一基板における第二主面の周縁部に積層されて、前記所要の回路を外部回路に接続するための枠型の第二基板とを備えた撮像装置であって、前記第一基板の外形が、第二基板の側面の端子外面よりも大きくなるように構成することを特徴とする。

この場合、第一基板の外形が、第二基板の側面の端子外面よりも大きくなるように構成したため、第一基板における配線パターンの領域を拡大することができて、全体としての配線パターンの領域を拡大することができる。

本発明の請求項２に係る撮像装置によれば、好ましい大きさの第一基板の外形として、第二基板の外形よりも大きくなるように構成されることを特徴とする。

この場合、第一基板における配線パターンの領域をさらに拡大することができて、全体としての配線パターンの領域を拡大することができる。

本発明によれば、第一基板の外形を、第二基板の側面の端子外面よりも大きくし、全体としての配線パターンの領域を拡大するようにしたので、多機能化に応じて高密度実装することができる。

本発明に係る撮像装置の一実施形態について図１〜図８を参照して説明する。

本実施形態に係る撮像装置の構成は、図１〜図３に示すように、固体撮像素子２が搭載された素子搭載基板であるガラス基板１と、回路部品４が配置された第一基板３と、枠型の第二基板６とが、第一基板３とガラス基板１との間、及び第一基板３と第二基板６との間にそれぞれ介挿部材９，…が設けられた状態で積層されている。

ガラス基板１は、例えば、第一基板３の厚さより厚い、厚さ０．４ｍｍのガラス（熱伝導率が１Ｗ/（ｍ・Ｋ））で作製されている。そして、第一主面１ａが外部に臨出する一方、第二主面１ｂが第一基板３の第一主面３ａに対向し、該第二主面１ｂの中央部に形成されたダイパターン領域に固体撮像素子２が搭載されると共に、ダイパターン領域の周囲に複数の配線パターンが形成されている（図示せず）。

第一基板３は、例えば、厚さ０．３ｍｍのエポキシ（熱伝導率が０．２〜０．３Ｗ/（ｍ・Ｋ））を用い、基板を平面視したとき、各スルーホール５ｂの凹の底部が実質的に隠れるように、第一基板３の外形の枠が第二基板６を各スルーホール５ｂの凹の底部を結ぶ枠よりも大きく製作されている。なお、好ましくは、第一基板３の外形は、基板を平面視したとき、第二基板６が隠れるように、第二基板６の外形寸法以上に寸法で作製されている。そして、第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂとの間に設けられた介挿部材９，…によって、第一主面３ａと固体撮像素子２との間に隙間Ｈが形成されている。一方、第二主面３ｂの中央部に複数の回路部品４，…が配置されている。回路部品４，…としては、半導体集積回路（ＩＣ）、抵抗、コンデンサー等で構成された、例えばアクチェーター回路を備えている。また、第一基板３における第二主面３ｂの周縁部に、第一主面３ａと第二主面３ｂとを接続するため、第一基板３を貫通する垂直に穿った穴の内側に導体をめっきにより形成した複数のビア５ａ，…が第一基板３の厚さ方向に沿って形成されている。

第二基板６は、例えば、第一基板３の厚さより厚い、エポキシ又はセラミックで厚さ０．５ｍｍに作製されている。そして、図２に示すように、後述する第一基板３における第二主面３ｂの回路部品４，…の配置領域の四方を囲むように、開口が四角形状を呈する枠型（角環状）に作製されている。また、第二基板６の周縁部に、沿って複数のスルーホール５ｂ，…が厚さ方向に沿って形成され、該スルーホール５ｂ，…の内面に金属メッキ処理して導電路（サイドコンタクト部）が形成されている。そして、第一基板３から伝達される回路部品４，…の熱がサイドコンタクト部を伝って外部へ放出される。

ここでスルーホール５ｂ，…について簡単に説明する。該スルーホール５ｂは、第二基板６の周縁部に、第二基板６の厚さ方向に沿って形成される断面円形状の貫通孔を、その断面が円弧状になるように、第二基板６の周縁部を切断加工して形成されたものである。つまり、第二基板６の厚さ方向に沿って形成される断面円弧状の溝がスルーホール５ｂ，…である。

また、スルーホール５ｂ，…の開口端部の近傍、即ち第二基板６における第一主面６ａの周縁部（端面）には、スルーホール５ｂ，…に電気的に接続されるランド部７が形成される。該ランド部７は、図３に示すように、スルーホール５ｂ，…の上部開口端部の最深部から径外方向に沿って形成される直線状の導通部７ａと、該直線状の導通部７ａの端部に周縁部が繋がるように形成される円板状の導通部７ｂとを有し、配線パターンを構成している。

また、スルーホール５ｂ，…の下部開口端部の近傍、即ち第二基板６の第二主面６ｂの周縁部（端面）には、スルーホール５ｂ，…に電気的に接続されるボトムコンタクト部８が形成される。該ボトムコンタクト部８は、図３に示すように、スルーホール５ｂ，…の下部開口端部の最深部から径外方向に沿って直線状に形成されている。
そして、第一基板３のビア５ａ，…の下部（即ち第一基板３における第二主面３ｂ側のビア５ａのランド部）は、回路の配線パターンと共に、介挿部材９を介して第２基板６における第一主面６ａのランド部７に電気的に接続されている。また、第一基板３のビア５ａ，…の上部（即ち第一基板３における第一主面３ａ側のビア５ａのランド部）は、介挿部材９を介してガラス基板１の配線パターンＰに電気的に接続されている。

また、介挿部材９は、半田又は異方性導電接着剤（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）で作製されている。

そして、介挿部材９が設けられることによって、第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂ（固体撮像素子２）との間、及び第一基板３の第二主面３ｂと第二基板６の第一主面６ａとの間に隙間Ｈが形成されると共に、第二基板６、第一基板３、ガラス基板１が電気的に接続される。さらに、各基板１，３，６が電気的に接続されることで、固体撮像素子２と回路部品４，…とで所要の回路（例えば、アクチェータ回路）が構成されると共に、該所要の回路を、図示しない外部回路に電気的に接続する接続回路が構成される。
この構成により、第一基板３で発生する熱が固体撮像素子２に直接伝達されることが防止され、固体撮像素子２における熱ノイズの発生を効果的に防止することができる。具体的に考察すると、第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂとの間に介挿部材９を設けることで、第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面３ｂとの間、又は第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂに搭載される固体撮像素子２との間に隙間が形成されるため、回路部品４，…の熱が第一基板３から介挿部材９およびガラス基板１を介して遠方の固体撮像素子２に伝達される。その結果、固体撮像素子２に熱が伝達されにくくなり、固体撮像素子２の画素中において、特定画素の熱ノイズ（暗電流ノイズ）の発生を防止でき、撮像画像の画質低下を抑制することができたと考える。
また、ガラス基板１の第二主面１ｂに搭載される固体撮像素子２であっても、第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂとの間に形成される隙間Ｈ、つまり、熱伝導率が０．０２４Ｗ/（ｍ・Ｋ）と非常に小さい空気層を介して回路部品，…の熱が固体撮像素子２に伝達されるので、上記同様に固体撮像素子２に熱が伝達されにくくなり、固体撮像素子２の熱ノイズの発生を防止できる。
なお、介挿部材９が半田の場合には、２０〜５０Ｗ/（ｍ・Ｋ）と大きいので、第一基板３からの熱および第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂとの隙間にこもった熱がこの隙間（空気層）Ｈを通って半田部より放熱され固体撮像素子２に熱が伝達されにくくなり、固体撮像素子２の熱ノイズの発生を防止できる。また、介挿部材が異方性導電接着剤の場合には、熱伝導率が半田に比べ１/１０程度と小さいので、第一基板３からの熱がガラス基板1及び固体撮像素子２に伝達されるのを防止できる。
さらに、介挿部材９は、図示していないが、外部と回路部品４，…側の内部とを連通する連通部を形成することが好ましい。この構成により、ガラス基板１と第一基板３、及び第一基板３と第二基板６間において、回路部品４，…の熱のこもる領域内の熱が前記連通部を介して外部へ放出されるので、回路部品４が配置された第一基板３における放熱効果を維持できる。

そして、固体撮像素子２に熱が伝達されにくくするために、第一基板３の厚みに対して、ガラス基板１及び第二基板６の厚みを厚くし、また、隙間Ｈは大きいほうが良い。しかし、隙間Ｈが大き過ぎると薄型化に問題がある。
ガラス基板1、第一基板３、第二基板６及び隙間Ｈの寸法関係は、第一基板３は、例えば０．１５ｍｍ以上、より好ましくは、０．２ｍｍ以上であって、０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．３５ｍｍ以下である。ガラス基板1及び第二基板６は、例えば０．４ｍｍ以上、より好ましくは、０．５ｍｍ以上であって、０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．６ｍｍ以下である。隙間Ｈは、例えば１０μｍ以上、より好ましくは、３０μｍ以上であって、２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。各基板３，６が積層された全体としての高さは、例えば３ｍｍ以上、より好ましくは、５．５ｍｍ以上であって、１２ｍｍ以下、より好ましくは６．５ｍｍ以下である。

つぎに本実施形態に係る撮像装置の製造方法について図４〜図８を参照して説明する。まず、第一基板３を逆向きにする。即ち、図４に示すように、第一基板３において、第一主面３ａを下側に位置させる。そして、上側に位置した第二主面３ｂの中央部に、回路部品４，…の取付部材４ａ，…を配置すると共に、第二主面３ｂの周縁部にランド部７を形成する。その後、第二主面３ｂの周縁部に形成されたランド部７に介挿部材９としてのクリーム半田を印刷する。

つぎに、図５に示すように、第一基板３の取付部材４ａ，…に回路部品４，…を実装する。

一方、サイドコンタクト部、ボトムコンタクト部８、及びランド部７が形成された枠型の第二基板６を予め準備しておき、図６に示すように、第一基板３のクリーム半田の上に、第二基板６のランド部７を接触させて、第一基板３の第二主面３ｂに第二基板６を積層する。図示しないリフロー炉で半田を融解して、第一基板３と第二基板６とを電気的に接続する。この時、第一基板３における回路部品４，…の配置された領域が第二基板６によって囲まれた状態になる一方、第一基板３の第二主面３ｂと第二基板６の第一主面６ａとの間に隙間Ｈが形成される。

続いて、図７に示すように、第二基板６が下側に、第一基板３が上側になるように向きを変える一方、上面開口状の凹部が形成された治具Ｂを準備する。

そして、治具Ｂの凹部に、該凹部の上方から第二基板６を挿入して、第一基板３における第一主面３ａのランド部７を治具Ｂの上面開口部から臨出させる。その後、第一基板３における第一主面３ａのランド部７に介挿部材９としてのクリーム半田を印刷する。

最後に、予め準備しておいた、第二主面１ｂの中央部に固体撮像素子２が搭載されると共に、その周囲に配線パターンＰが形成されたガラス基板１を、第一基板３の上方に位置させる。そして、図８に示すように、第一基板３のクリーム半田の上に、ガラス基板１の配線パターンＰを接触させて、第一基板３の第一主面３ａにガラス基板１を積層する。次に、リフロー炉で半田を融解して、第一基板３とガラス基板１とを電気的に接続する。この時、固体撮像素子２と第一基板３の第一主面３ａとの間に隙間Ｈが形成された状態で、第一基板３の第一主面３ａにガラス基板１が積層される。

以上説明した工程によって、図１の撮像装置が完成される。

なお、本実施形態に係る撮像装置は、上記した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において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、前記実施形態に係る撮像装置においては、素子搭載基板であるガラス基板１の第二主面１ｂに固体撮像素子２を搭載するようにしたが、第一主面１ａに搭載するようにしてもよい。この場合、第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂとの間に隙間Ｈが形成される。また、この場合、前記素子搭載基板として、透光性のガラス材料に限らず、非透光性の基板材料やセラミック、エポキシ等の他の材料でも同様の効果を奏する。

また、前記実施形態の場合、第二基板６の開口を、四角形としたが、円形に形成するようにしてもよく、三方を囲むように凹状に形成してもよい。

また、前記実施形態の場合、回路部品４，…の熱を放出すべく、第一基板３の第一主面３ａとガラス基板１の第二主面１ｂとの間、及び第一基板３の第二主面３ｂと第二基板６の第一主面６ａとの間にそれぞれ介挿部材９を挿入して隙間Ｈを形成するようにしたが、図９に示すように、第二基板６において、第二基板６によって囲まれる領域と外部とが連通するように、第二基板６の厚み方向に対して直交する方向、即ち内枠と外枠との間に貫通孔１０を形成するようにしてもよく、第一基板３及び第二基板６の少なくとも一方に、その厚さ方向に沿って貫通孔１０を形成するようにしてもよい。
また、第一基板３にビア５ａ以外に、スルーホール５ｂ，…も形成することができる。この場合、例えば、断面が円形状のスルーホール５ｂ，…の内面に金属メッキ処理されて導電路が形成されたものである。

本発明に係る撮像装置は、ビデオカメラや、携帯電話に搭載されるデジタルカメラなどを構成するものとして有効に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置の断面図図１の第二基板の平面図図２の第二基板の拡大斜視図製造工程において、第一基板に配線パターンにクリーム半田を印刷した状態を示す断面図製造工程において、第一基板の第二主面に回路部品を実装した状態を示す断面図製造工程において、第一基板の第二主面に第二基板を積層すると共に、上記半田を融解して、第一基板と第二基板とを電気的に接続する状態を示す断面図製造工程において、第二基板が積層された第一基板の第一主面にクリーム半田を印刷した状態を示す断面図製造工程において、第二基板が積層された第一基板の第一主面に、固体撮像素子が搭載されたガラス基板を積層すると共に、上記半田を融解して、第一基板とガラス基板とを電気的に接続する状態を示す断面図第二基板に貫通孔が形成された撮像装置の断面図

１ガラス基板
２固体撮像素子
３第一基板
４回路部品
６第二基板
９介挿部材
１０貫通孔
１ａ，３ａ，６ａ第一主面
１ｂ，３ｂ，６ｂ第二主面
Ｈ隙間

Claims

固体撮像素子が搭載される素子搭載基板と、第一主面に該素子搭載基板が積層されると共に、第二主面に、該固体撮像素子と電気的に接続されて所要の回路を構成する回路部品が中央部に配置される第一基板と、該第一基板における第二主面の周縁部に積層されて、前記所要の回路を外部回路に接続するための枠型の第二基板とを備えた撮像装置であって、第一基板の外形が、第二基板の側面の端子外面よりも大きくなるように構成されることを特徴とする撮像装置。
固体撮像素子が搭載される素子搭載基板と、第一主面に該素子搭載基板が積層されると共に、第二主面に、該固体撮像素子と電気的に接続されて所要の回路を構成する回路部品が中央部に配置される第一基板と、該第一基板における第二主面の周縁部に積層されて、前記所要の回路を外部回路に接続するための枠型の第二基板とを備えた撮像装置であって、第一基板の外形は、第二基板の外形よりも大きくなるように構成されることを特徴とする撮像装置。