JP2010251605A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子を配線基板に直接ダイボンディングし、配線基板の貫通孔とレンズ筐体を位置合わせしても、光軸の精度を高く出来ない。
【解決手段】本発明の固体撮像装置は、電気接続部を撮像領域の裏面に持つ固体撮像素子を用い、キャビティ部を持つ配線基板のキャビティ底部に実装し、実装用の配線パターンを基準とした基準穴を開け、その内壁に電気導通可能な膜を形成し、レンズ筐体の基準突起部には自動焦点調節機構の電気端子を形成している。この構成により、光軸調整精度が向上すると共に、自動焦点調節機構用電気端子の接続も行うことができる。その結果、小型で薄型な固体撮像装置を容易に製造することが出来る優れた固体撮像装置を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体撮像装置に係り、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に関するものである。

近年、携帯電話、車載部品等で小型カメラの需要が急速に進展している。この種の小型カメラは固体撮像素子によりレンズなどの光学系を介して入力される画像を電気信号として出力する固体撮像装置が使用されている。そしてこの撮像装置の小型化、高性能化に伴い、カメラがより小型化し各方面での使用が増え、映像入力装置としての市場を広げている。従来の半導体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、半導体撮像素子、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いる。

このような組み合わせによる実装構造は、平板上のプリント基板上に各素子を搭載することによって形成されていた。しかし、携帯電話等のさらなる薄型化への要求から個別のデバイスに対する薄型化への要求が年々高くなってきており、また、製造時の光軸調整を容易にして製造工程を簡便化するために構造に工夫がなされている。

特許文献１の構造は、配線基板母体に固体撮像素子をダイボンディングするとともにワイヤーボンディングで接合しており、位置合わせピンを持つレンズ筐体を配線基板母体に開けられた貫通孔に挿入することにより、光軸調整の簡便化を図っている。

特開２００５−７２２５８号公報

しかしながら、特許文献１に示される固体撮像装置においては、固体撮像素子が基板にダイボンディングされているため固体撮像素子の撮像中心位置がずれたり、素子の傾きが発生したりして、光軸の精度が低下するといった問題が発生していた。ワイヤーボンディングの精度が高くても、光軸調整の精度向上には寄与しない。そのため、結果的に歩留まり向上につながらないといった課題が発生していた。また、自動焦点調節機構のための電気端子は、別途半田付けを行わねばならないなど、工数増加の課題も発生していた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、製造が容易で光軸精度の高い固体撮像装置を提供することを目的とする。

そこで本発明では、電気接続部を撮像領域の裏面に持つ固体撮像素子を用い、キャビティ部を持つ配線基板のキャビティ底部に実装し、実装用の配線パターンを基準とした基準穴を開け、その内壁に電気的に導通可能な膜を形成し、レンズ筐体の基準突起部には自動焦点調節機構の電気端子を形成する。
このため、光軸調整精度が向上すると共に、自動焦点調節機構用電気端子の接続も行うことができる。その結果、小型で薄型の固体撮像装置を容易に製造することが出来、優れた固体撮像装置を提供することができる。

本発明の固体撮像装置は、底部に電気端子部が形成されたキャビティ部を持つプリント基板などの配線基板と、電気接続部を撮像領域の裏面に持つ固体撮像素子と、透光性部材と、光学レンズとレンズ筐体からなる固体撮像装置であり、前記固体撮像素子が前記配線基板のキャビティの底部の電気端子部上に実装され、キャビティ部を塞ぐように前記透光性部材が前記配線基板に設置され、その上部に光学レンズおよびレンズ筐体が設置されていることを特徴としている。この構成により、薄型で、固体撮像素子の位置精度が向上した固体撮像装置を得ることが出来る。

また、本発明の固体撮像装置は、段差部を持つキャビティの底部の電気端子部上に固体撮像素子が実装され、キャビティ部を塞ぐように前記段差部上に透光性部材が設置されていることを特徴としている。この構成により、小型のレンズ筐体を基板に直接接触させることが出来、より一層の精度向上と装置全体の薄型化を図ることが出来る。

また、本発明の固体撮像装置は、配線基板にレンズ筐体設置に用いる位置決め用穴が、前記キャビティの底部の電気端子を基準として形成されていることを特徴としている。この構成により、より精度の高い光軸調整を行なうことが可能となる。

また、本発明の他の固体撮像装置は、前記位置決め用穴の内部壁に電気伝導性の膜が形成され、配線基板の配線パターンと電気的に接続していることを特徴としている。この構成により、自動焦点調節機構の電気端子と配線基板内部の配線を接続することが出来る。

また、本発明の他の固体撮像装置は、前記レンズ筐体に突起部があり、前記位置決め用穴に挿入して位置決めを行い、前記突起部表面にはレンズの自動焦点調節用電気端子と電気的導通がある配線パターンが形成されていることを特徴としている。この構成により、レンズ筐体を挿入嵌合することにより、自動焦点調節機構の電気配線接続を簡便に行うことができる。

また、本発明の他の固体撮像装置の透光性部材は、光学フィルタであることを特徴としている。この構成により光学特性を向上させることが出来る。

また、本発明の他の固体撮像装置は、配線基板のキャビティ部上にチップ部品が搭載されていることを特徴としている。そのため、電気特性を向上させることが出来る。
また、本発明の他の固体撮像装置は、チップ部品が配線基板内部に内蔵されていることを特徴としている。この構成により、省スペース化でき、より一層の小型化、薄型化を行うことが出来る。

このように、本発明の固体撮像装置を用いることにより、光軸調整の精度が向上すると共に、容易に自動焦点調節機構用電気端子の接続も行うことができる。その結果、小型で薄型な固体撮像装置を容易に製造することが出来る優れた固体撮像装置を提供することができる。

本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の組立て完成図 本実施の形態１の固体撮像装置の組立て完成図の断面図 本実施の形態２の固体撮像装置の断面図 本実施の形態３の固体撮像装置の断面図

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）
実施の形態１を図１から図３に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態１の固体撮像装置の部分分解斜視図である。
配線基板としてのプリント配線基板１には、キャビティ部２が形成されており、キャビティ部２の底部には実装用の電極パッド（図示せず）が形成されている。さらに基準穴３が開けられており、この基準穴３はキャビティ部２の底部の電極パッドを基準として形成されており、その周囲には配線パターン４があり、基準穴３の内壁５は電気伝導性の膜が形成され周囲の配線パターン４と電気的に接続されている。この配線パターン４は、多層配線とつながっている。

固体撮像素子６は、撮像領域７の裏面に電気接続用パッド（図示せず）が形成されているものを使用した。裏面に電極パッドがある固体撮像素子は、シリコンへの貫通電極による表面の電極を裏面に再配線したもの、又は、裏面照射方式で表面の電極パッドをそのまま再配線したもの、のいずれを用いてもよい。そして、キャビティ部２の底部の実装用の電極パッド（図示せず）に実装することにより、基板表面にダイボンド接着するよりも精度の高い実装を行うことが出来、光軸の傾きも抑制できる。そして、固体撮像素子６の横には、同時にチップ部品８が半田実装され、電気回路的につながっている。

この状態で上部から透光性部材９をキャビティ部２を塞ぐように固定する。さらに、その上部から、レンズ１２が設置されているレンズ筐体１３を設置する。レンズ筐体１３には、基準穴３に嵌合するための基準突起１０が形成され、その表面には自動焦点調節機構用の電極端子１１が引き回されている。この基準突起１０はレンズ１２の光軸を基準として形成されている。

図２は、本実施の形態１の固体撮像装置の組立完成図である。
レンズ筐体１３を、固体撮像素子６が実装されているプリント配線基板１と一体化して固体撮像装置が完成する。基準穴３に基準突起１０が挿入嵌合されることにより、固体撮像素子６とレンズ１２の光軸調整が簡便化される。また、基準穴３の内壁５と基準突起１０表面の電極端子１１との電気接続も同時に行うことができる。

図３は、本実施の形態１の固体撮像装置の組立て完成図の断面図である。
プリント配線基板１のキャビティ部２の底部に、半田ボール１４を介して固体撮像素子６が実装されており、半田ボール１４の周囲はアンダーフィル１５により強度補強されている。さらに、チップ部品８が実装され、プリント配線基板１の表面には透光性部材９が設置されている。

そして、レンズ筐体１３が基準穴３に基準突起１０を挿入嵌合することにより組み立てられ、同時に自動焦点調節機構用の電極端子１１も電気接続される。

このような構造を持っているために、固体撮像素子を樹脂基板上にダイボンディングする構造に比較して、光軸精度の向上を図ることが出来、容易に光軸調整を行うことができる。さらに、自動焦点調節機構の電極端子も別途取り出して半田付けを行なうことなく、レンズ筐体の挿入嵌合により容易に行うことができる。
すなわち、本発明を実施することにより、撮像特性が良好で、電気接続信頼性が高い固体撮像装置を得ることが出来る。
なお、透光性部材９には、光学フィルタ膜、あるいは反射防止膜を形成したものを用いても構わない。その場合には、より光学特性を向上させることが出来る。

また、固体撮像素子チップの薄型化は進む一方であり、裏面からの光りの回りこみを防止するために、キャビティ部を有する基板としては、遮光性基板を用いるのが望ましく、樹脂基板であればエポキシ樹脂などの遮光性樹脂を用いるのが望ましい。また、セラミック基板、遮光膜を形成したガラス基板なども適用可能である。
また基板構造としては、配線パターンを形成した下層基板上に、貫通穴を有する上層基板を積層してもよく、またキャビティ部を切削加工あるいはエッチング加工などで形成したものも有効である。

（実施の形態２）
図４は、本実施の形態２の固体撮像装置の断面図である。
前記実施の形態１ではキャビティ部２を有するプリント配線基板について説明したが、本実施の形態では、プリント配線基板１に段差部１６を持つキャビティ部２が形成されたものを用いている。そして、透光性部材９の設置は、プリント配線基板１の表面ではなく、段差部１６への設置となっている。そして、チップ部品１７が段差部１６上に実装されている。
このような構造を有しているため、実施の形態１による効果に加えて、固体撮像装置全体をより薄くすることが出来る効果が得られる。
また基板構造としては、配線パターンを形成した下層基板上に、第１の貫通穴を有する第１の上層基板と、第１の貫通穴よりも大きい第２の貫通穴を有する第２の上層基板とを、順次積層することで容易に所望の段差部を形成することができる。またキャビティ部を切削加工あるいはエッチング加工などで形成したものも有効である。

（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３の固体撮像装置の断面図である。
構造は実施の形態２とほぼ同じであるが、プリント配線基板１の内部にチップ部品１８が内蔵されている。
製造に際しては、下層基板上にチップ部品を実装した後、上層基板を積層して、基板間に樹脂を注入することで容易に形成可能である。
このような構造を持つことにより、実施の形態１および２の効果に加えて、さらに省スペース化を図り、かつ配線長を短くすることができることから、寄生容量の低減をはかることができ、高速動作の可能な固体撮像装置を提供することができる。また固体撮像装置の小型化、薄型化が出来るという効果を有している。

本発明の固体撮像装置は、製造が容易で高精度性に富むという効果を有している。その結果、小型かつ薄型で優れた固体撮像装置を提供することが出来、有用な発明である。

１ プリント配線基板
２ キャビティ部
３ 基準穴
４ 配線パターン
５ 内壁
６ 固体撮像素子
７ 撮像領域
８、１７、１８ チップ部品
９ 透光性部材
１０ 基準突起
１１ 電極端子
１２ レンズ
１３ レンズ筐体
１４ 半田ボール
１５ アンダーフィル

Claims (8)

1. 底部に電気端子部が形成されたキャビティ部を持つ配線基板と、電気接続部を撮像領域の裏面に持つ固体撮像素子と、透光性部材と、光学レンズとレンズ筐体からなる固体撮像装置であり、前記固体撮像素子が前記配線基板のキャビティの底部の電気端子部上に実装され、キャビティ部を塞ぐように前記透光性部材が前記配線基板に設置され、その上部に光学レンズおよびレンズ筐体が設置されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 請求項１に記載の固体撮像装置であって、
   段差部を持つキャビティの底部の電気端子部上に固体撮像素子が実装され、キャビティ部を塞ぐように前記段差部上に透光性部材が設置されている固体撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の固体撮像装置であって、
   配線基板にレンズ筐体設置に用いる位置決め用穴が、前記キャビティの底部の電気端子を基準として形成されている固体撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   前記位置決め用穴の内部壁に電気伝導性の膜が形成され、配線基板の配線パターンと電気的に接続している固体撮像装置
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   前記レンズ筐体が突起部を有しており、前記位置決め用穴に挿入して位置決めを行い、前記突起部表面にはレンズの自動焦点調節用電気端子と電気的導通がある配線パターンが形成されている固体撮像装置
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   透光性部材は、光学フィルタである固体撮像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   前記配線基板のキャビティ部上にチップ部品が搭載されている固体撮像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   前記チップ部品が前記配線基板内部に内蔵されている固体撮像装置。

Images