JP2010252307A - Image capturing apparatus and imaging module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)型あるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)型等の撮像素子を用いた撮像装置およびこの撮像装置を用いた撮像モジュールに関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus using an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) type or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type and an imaging module using the imaging apparatus. Is.
従来、CCD型、CMOS型等の撮像素子を配線基板に搭載した、デジタルカメラや光学センサ等に適用される撮像装置が知られている。このような撮像装置は、例えば、図5に断面図で示す例のような、配線基板11の凹部12の底面に搭載された撮像素子13の受光部13aに入力された光(画像)を撮像素子13によって電気信号に変換し、ボンディングワイヤ等の接続部材15および配線基板11の配線導体11cを介してデジタルカメラ内の外部回路等に出力するものである。そして、撮像装置は配線基板11上に取着されたガラス等の透明板材16によって撮像素子13が封止され、レンズ固定部材18によって撮像素子13の上にレンズ17が配置されることで撮像モジュールとなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an imaging apparatus that is applied to a digital camera, an optical sensor, or the like, in which an imaging element such as a CCD type or a CMOS type is mounted on a wiring board is known. Such an image pickup device picks up light (image) input to the light receiving portion 13a of the
このような撮像装置および撮像モジュールにおいては、撮像素子以外にも撮像素子からの電気信号を処理するICやコンデンサ、コイル、抵抗等の電子部品が複数搭載される場合がある。電子部品が搭載された撮像モジュールとしては、例えば、図6(a)に図5と同じく断面図で示す例のような、配線基板11の凹部12内の、撮像素子13が搭載された領域の周囲の底面に電子部品14を搭載したものや、図6(b)に同じく断面図で示す例のような、配線基板11の凹部12の周囲の上面に複数の電子部品14を搭載したものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。あるいは、図6(c)に同じく断面図で示す例のような、配線基板11の上面に撮像素子13を搭載し、配線基板11の下面に設けた凹部に複数の電子部品14を搭載したものが知られている(例えば、特許文献2を参照。)。
In such an imaging apparatus and imaging module, there are cases where a plurality of electronic components such as an IC, a capacitor, a coil, and a resistor for processing an electrical signal from the imaging element are mounted in addition to the imaging element. As an imaging module on which electronic components are mounted, for example, an area in which the
しかしながら、携帯性が重視される携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器に用いられる撮像装置では、より一層の小型化や薄型化が要求されている。これに対して、従来の、凹部の底面の撮像素子が搭載された領域の周囲や配線基板の凹部の周囲の上面に電子部品を搭載する撮像装置は、凹部内や凹部の周囲に電子部品を搭載する領域を設けるために配線基板の上面視での大きさが大きくなってしまうものであった。また、配線基板の下面に設けた凹部に電子部品を搭載する撮像装置は、電子部品の厚み分または電子部品を収納するための凹部を形成するために増加する配線基板の厚み分だけ撮像装置の厚みが厚くなってしまうものであった。また、撮像素子の下方に電子部品を搭載する場合は、撮像素子の下方の配線基板の厚みが厚くなるとともに外部回路基板との間に空間ができるので、撮像素子に発生する熱を配線基板を介して外部回路基板へ放熱しにくくなるため、熱ノイズによって出力される画像の画質が劣化してしまう場合があった。撮像装置の薄型化に伴い、撮像素子と電子部品との間における配線基板の厚みが薄くなると、電子部品に発生する熱による熱ノイズの影響もより発生しやすくなることが懸念される。このため、従来の撮像装置では小型・薄型で高画質とすることは困難であった。 However, an imaging apparatus used in an electronic device such as a mobile phone or a digital camera where portability is important is required to be further reduced in size and thickness. On the other hand, the conventional imaging device in which electronic components are mounted around the area where the imaging device on the bottom surface of the recess is mounted or the upper surface around the recess of the wiring board has the electronic component in the recess or around the recess. In order to provide a mounting area, the size of the wiring board in a top view is increased. In addition, an image pickup apparatus in which an electronic component is mounted in a concave portion provided on the lower surface of the wiring board has an amount of the image pickup apparatus corresponding to the thickness of the wiring board that is increased to form the thickness of the electronic component or the concave portion for storing the electronic component. The thickness would be increased. In addition, when electronic components are mounted below the image sensor, the wiring board below the image sensor becomes thicker and a space is formed between the circuit board and the external circuit board. Therefore, it is difficult to dissipate heat to the external circuit board, and the image quality of the image output due to thermal noise may be deteriorated. When the thickness of the wiring board between the imaging element and the electronic component becomes thin as the imaging device becomes thinner, there is a concern that the influence of thermal noise due to heat generated in the electronic component is more likely to occur. For this reason, it has been difficult for a conventional imaging device to be small and thin and to have high image quality.
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、撮像装置の小型化および薄型化の両立を図ることができるとともに、高画質の画像信号を出力することができる撮像装置および撮像モジュールを提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to achieve both miniaturization and thinning of the imaging device and to output a high-quality image signal. It is an object to provide an imaging device and an imaging module that can perform the above.
本発明の撮像装置は、配線基板の上面に形成された凹部の底面に受光部を上にして撮像素子が搭載された撮像装置であって、前記凹部は、上面視で前記撮像素子の前記受光部を露出させる大きさで前記凹部の底面よりも小さい開口を有し、該開口の周辺に電子部品が搭載されていることを特徴とするものである。 The imaging device of the present invention is an imaging device in which an imaging device is mounted on a bottom surface of a concave portion formed on an upper surface of a wiring board with a light receiving portion facing upward, and the concave portion is configured to receive the light reception of the imaging device in a top view. The opening is smaller than the bottom surface of the recess, and an electronic component is mounted around the opening.
また、本発明の撮像装置は、上記構成において、前記凹部の前記開口を塞ぐように透明板材が取り付けられていることを特徴とするものである。 Moreover, the imaging device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, a transparent plate material is attached so as to close the opening of the recess.
また、本発明の撮像装置は、上記構成において、前記配線基板が、前記開口を有する上側配線基板の下面と前記凹部の前記底面を有する下側配線基板の上面とが接合されてなり、前記上側配線基板および前記下側配線基板の接合面の少なくとも一方に平面視で前記開口を取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されていることを特徴とするものである。 In the imaging device of the present invention, in the above configuration, the wiring board is formed by joining the lower surface of the upper wiring board having the opening and the upper surface of the lower wiring board having the bottom surface of the recess. At least one of the bonding surfaces of the wiring board and the lower wiring board is formed with an annular step or an annular unevenness that meshes with each other so as to surround the opening in plan view.
本発明の撮像モジュールは、上記各構成の本発明の撮像装置の前記配線基板の前記開口の上方にレンズが配置されていることを特徴とするものである。 The imaging module of the present invention is characterized in that a lens is disposed above the opening of the wiring board of the imaging apparatus of the present invention having the above-described configuration.
本発明の撮像装置によれば、凹部は、上面視で撮像素子の受光部を露出させるとともに凹部の底面よりも小さい開口を有し、開口の周辺に電子部品が搭載されていることから、配線基板の外寸を大きくすることなく上面に設けられた搭載領域に電子部品が搭載されているので、小型・薄型の撮像装置となるとともに配線基板の下面から撮像素子の熱を放熱することができ、高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置となる。 According to the imaging device of the present invention, the concave portion exposes the light receiving portion of the imaging element in a top view and has an opening smaller than the bottom surface of the concave portion, and the electronic component is mounted around the opening. Since electronic components are mounted in the mounting area provided on the upper surface without increasing the outer dimensions of the board, it is possible to dissipate heat from the image sensor from the lower surface of the wiring board as well as a small and thin imaging device. Therefore, the imaging apparatus can output a high-quality image signal.
また、本発明の撮像装置によれば、上記構成において、凹部の開口を塞ぐように透明板材が取り付けられているときには、凹部内に水分や塵が入り込んで撮像素子の受光部に付着することがないので、撮像素子を保護することができるとともに、受光を妨げることがなく高画質な画像信号を出力することが可能となる。 Further, according to the imaging apparatus of the present invention, in the above configuration, when a transparent plate is attached so as to close the opening of the recess, moisture or dust may enter the recess and adhere to the light receiving unit of the imaging element. Therefore, it is possible to protect the image sensor and to output a high-quality image signal without preventing light reception.
また、本発明の撮像装置によれば、上記構成において、配線基板が、開口を有する上側配線基板の下面と凹部の底面を有する下側配線基板の上面とが接合されてなり、上側配線基板および下側配線基板の接合面の少なくとも一方に平面視で開口を取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されているときには、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸によって、上側配線基板と下側配線基板とが接合された接合部から凹部内へ光が侵入することを防ぐことができるので、不要な光が受光部に届くことを低減して、高画質な画像信号を出力することが可能となる。 According to the imaging device of the present invention, in the above configuration, the wiring board is formed by joining the lower surface of the upper wiring board having the opening and the upper surface of the lower wiring board having the bottom surface of the recess, When an annular step or an annular concavo-convex meshing with each other so as to surround the opening in a plan view is formed on at least one of the joint surfaces of the lower wiring substrate, Since light can be prevented from entering the recess from the joint where the lower wiring board is joined, unnecessary light can be prevented from reaching the light receiving part, and high-quality image signals can be output. Is possible.
本発明の撮像モジュールは、上記構成の撮像装置の配線基板の開口の上方にレンズが配置されていることから、小型・薄型で高画質な画像信号を出力することが可能な撮像モジュールとなる。 The imaging module of the present invention is an imaging module capable of outputting a small, thin and high-quality image signal because the lens is disposed above the opening of the wiring board of the imaging apparatus having the above configuration.
本発明の撮像装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図1(a)は本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線における断面図である。図2(a)〜図2(c)はそれぞれ本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示す断面図である。これらの図において、1は配線基板、1aは上側配線基板、1bは下側配線基板、1cは配線導体、1dは凸部、1eは第2の凹部、2は凹部、2aは開口、3は撮像素子、3aは受光部、4は電子部品、5は接続部材、6は透明板材、7はレンズ、8はレンズ固定部材である。 The imaging apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a plan view showing an example of an embodiment of an imaging apparatus of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 2A to FIG. 2C are cross-sectional views showing examples of embodiments of the imaging module of the present invention. In these drawings, 1 is a wiring board, 1a is an upper wiring board, 1b is a lower wiring board, 1c is a wiring conductor, 1d is a convex part, 1e is a second concave part, 2 is a concave part, 2a is an opening, 3 is An imaging element, 3a is a light receiving portion, 4 is an electronic component, 5 is a connection member, 6 is a transparent plate, 7 is a lens, and 8 is a lens fixing member.
本発明の撮像装置は、図1に示す例のように、配線基板1の上面に形成された凹部2の底面に受光部3aを上にして撮像素子3が搭載された撮像装置であって、凹部2は、上面視で撮像素子3の受光部3aを露出させる大きさで凹部2の底面よりも小さい開口2aを有し、開口2aの周辺に電子部品4が搭載されている。
The image pickup apparatus of the present invention is an image pickup apparatus in which the
図1に示す例では、撮像素子3は配線基板1の凹部2の底面に搭載され、凹部2の底面の配線導体1cと撮像素子3とはボンディングワイヤを接続部材5として電気的に接続されている。凹部2の開口2aが上面視で撮像素子3の受光部3aを露出させる大きさで凹部2の底面よりも小さいことから、配線基板1の上面で、上面視で凹部2の底面と重なる位置、すなわち、撮像素子3の周縁部や撮像素子3と配線基板1との接続領域と上面視で重なる位置に電子部品4を搭載することができる。このことから、従来の、凹部2内の接続領域の外側あるいは凹部2よりも外側に電子部品4を搭載する場合に比べて、配線基板1が電子部品4の搭載領域の分だけ大きくなることがないので、小型の撮像装置となる。図1に示す例では、電子部品4は、その全体が上面視で撮像素子3の周縁部や接続領域と重なる位置に搭載されているが、電子部品4の一部が上面視で凹部2の底面と重なるように搭載すれば、凹部2よりも外側に設ける電子部品4の搭載領域を小さくすることができる。撮像装置の大きさをより小さくするには、電子部品4をより内側に搭載するようにすればよい。
In the example shown in FIG. 1, the
また、図2(b)に示す例のように、撮像装置の上にレンズ7を配置して撮像モジュールとする場合には、レンズ7を固定するレンズ固定部材8を配線基板1の上面の上面視で凹部2の底面と重なる位置に搭載し、電子部品4は配線基板1の上面の外縁部に搭載してもよい。この場合は、図1に示す撮像装置の配線基板1の上面の外縁部にレンズ固定部材8を搭載した、図2(a)に示す撮像モジュールの例とは、電子部品4を搭載する位置とレンズ固定部材8を搭載する位置とが入れ替わっただけであり、撮像装置および撮像モジュールは同様に小型である。すなわち、上面視で凹部2の底面と重ならない位置にも電子部品4を搭載してもよい。開口2aの周囲の上面視で凹部2の底面と重なる位置、すなわち、凹部2の上方に周囲から突出した部分は、厚みが薄く強度も低いので、図2(a)に示す例のように、配線基板1の上面の外縁部にレンズ固定部材8を搭載する方がこの部分に外部からの力が加わり難く、またレンズ固定部材8によって電子部品4を保護することができるので好ましい。
Further, as in the example shown in FIG. 2B, when the lens 7 is arranged on the imaging device to form an imaging module, the
図2(c)に示す例のように、撮像素子3をフリップチップ接続する場合は、撮像素子3の周囲に接続領域を設けなくてよいので、さらに小型化できる。上記のような電子部品4の搭載位置による撮像装置の小型化は、撮像素子3と配線基板1とがワイヤボンディングによって接続される場合に、より効果的である。撮像素子3をフリップチップ接続する場合であっても、撮像素子3の上面にDSP(Digital Signal Processor:デジタル・シグナル・プロセッサ)のような受光部3a以外のものが形成されている場合には、開口2aの周囲の上面視で撮像素子3と重なる領域を大きくすることができるので、配線基板1の外寸を大きくすることなく電子部品4を搭載することができる領域が大きくなり、撮像装置をより小型化しやすくなる。なお、凹部2の上方に周囲から突出した部分の長さは、凹部2、撮像素子3および受光部3aの大きさによって設定するものであるが、例えばこの長さが1〜2mm程度あれば、配線基板1の外寸を変えることなしに0.6mm×0.3mm程度の大きさの電子部品4を多数搭載することができる。
When the
また、従来の配線基板1の下面に電子部品4を搭載する場合に比べて、電子部品4を収納するための凹部2を形成するために増加する配線基板1の厚み分だけ撮像装置の厚みを薄くすることができる。配線基板1の上面に電子部品4を搭載する分だけ凹部2内に搭載するよりも撮像装置の厚みは厚くなるが、撮像装置が組み込まれるデジタルカメラのレンズあるいは、図2に示す例のような撮像モジュールのレンズ7と撮像素子3との間には、通常レンズの焦点距離等に応じた高さの空間が存在し、この空間内に電子部品4が収まることで厚みの増加の影響はなくなり、撮像モジュールの厚みが増加することもない。また、撮像装置と外部回路基板との間に電子部品4を搭載するための空間を設ける必要がなく、撮像素子3の下方の配線基板1の厚みを薄くできるので、配線基板1の下面から撮像素子3の熱を放熱することができ、熱ノイズの影響が小さい、高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置となる。
Further, the thickness of the imaging device is increased by the thickness of the
配線基板1は、セラミックスや樹脂等の絶縁体から成る絶縁基板の表面や内部に配線導体1cが形成されたものであり、凹部2の開口2aとなる貫通孔および電子部品4を搭載するための配線導体1cを有する上側配線基板1aと、撮像素子3の電極と電気的に接続するための配線導体1cを有する下側配線基板1bとが接合されて構成される。下側配線基板1bに撮像素子3を搭載してから上側配線基板1aを接合することによって、開口2aよりも大きい撮像素子3を凹部2の底面に搭載することができる。図1および図2(a)に示す例では、配線基板1は、開口2aとなる貫通孔を有する平板状の上側配線基板1aと凹部2の底面側となる凹部を有する下側配線基板1bとを接合して構成されている。図2(b)に示す例では、配線基板1は、開口2aおよび凹部2の上側となる、下側の開口よりも上側の開口の方が小さい貫通孔を有する平板状の上側配線基板1aと凹部2の底面側となる凹部を有する下側配線基板1bとを接合して構成されている。図2(c)に示す例では、配線基板1は、凹部2となる、下側の開口よりも上側の開口の方が小さい貫通孔を有する平板状の上側配線基板1aと平板状の下側配線基板1bとを接合して構成されている。
The
上側配線基板1aと下側配線基板1bとの接合部は、図3(a)〜図3(c)に示す例のように、上側配線基板1aおよび下側配線基板1bの少なくとも一方に、互いにかみ合う、開口2aを取り囲む環状の段差または環状の凹凸を設けるとよい。これによれば、接合面積が増えることによって接合強度が高まり、さらに、互いに嵌合するような凹凸を設けると、上側配線基板1aと下側配線基板1bとの位置合わせも容易になる。また、接合部において上側配線基板1aの配線導体1cと下側配線基板1bの配線導体1cとをはんだで接合する場合などは、クリームはんだに含まれるフラックスやはんだ粒子が飛散して撮像素子3の受光部3a等に付着してしまうことを防ぐこともできる。導電性樹脂によって接合する場合も、凹部2内に導電性樹脂が流れ込んで、凹部2内の配線導体1c同士が短絡してしまうことなどを防止することができる。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the joint between the upper wiring board 1a and the lower wiring board 1b is connected to at least one of the upper wiring board 1a and the lower wiring board 1b. A ring-shaped step or ring-shaped unevenness surrounding the
また、配線基板1が、開口2aを有する上側配線基板1aの下面と凹部2の底面を有する下側配線基板1bの上面とが接合されてなり、上側配線基板1aおよび下側配線基板1bの接合面の少なくとも一方に平面視で開口2aを取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されているものであるとよい。このような構成とすることによって、接合面に互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸があるので、上側配線基板1aと下側配線基板1bとが接合された接合部から凹部2内へ光が侵入することを防ぐことができる。
Further, the
このような構造の撮像装置は、特に、赤外線領域や紫外線領域の光を含む、可視光よりも広い波長領域の光を捉える撮像素子を用いた場合や、わずかな光を検出することのできる高感度の撮像素子を用いた場合に、より効果的である。また、接合材として例えば異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film:ACF)や異方性導電ペースト(Anisotropic
Conductive Paste:ACP)のように、使用できるバインダーに制限があり、接合材の
みで十分な遮光ができない場合に用いると、より効果的である。
An imaging device having such a structure is particularly useful when using an imaging device that captures light in a wavelength region wider than visible light, including light in the infrared region and ultraviolet region, and is capable of detecting a small amount of light. This is more effective when a sensitive image sensor is used. Further, for example, an anisotropic conductive film (ACF) or an anisotropic conductive paste (Anisotropic conductive paste) is used as a bonding material.
As in the case of Conductive Paste (ACP), there is a limit to the binder that can be used, and it is more effective when it is used when sufficient light shielding cannot be achieved with only the bonding material.
図3(a)に示す例では、配線基板1は、開口2aとなる貫通孔を有するとともに、貫通孔を取り囲むように、外周側の厚みが小さくなるような環状の段差を下面に有する平板状の上側配線基板1aと、凹部2となる凹部を上面に有する下側配線基板1bとが、上側配線基板1aの段差よりも外周側の下面と下側配線基板1bの側壁部の上面とを互いにかみ合わせるように接合して構成されている。また、図3(b)に示す例では、配線基板1は、開口2aとなる貫通孔を有するとともに、凹部2の上側となる凹部を下面に有する上側配線基板1aと、凹部2の底面側となる凹部を上面に有するとともに、凹部の側壁部の上面の外周側が低くなるような環状の段差を有する下側配線基板1bとが、上側配線基板1aの側壁部の下面と下側配線基板1bの側壁部の上面の外周側とを互いにかみ合わせるように接合して構成されている。また、図3(c)に示す例では、配線基板1は、開口2aとなる貫通孔を有するとともに、貫通孔を取り囲むように環状の凸部1dを下面に有する平板状の上側配線基板1aと、凹部2となる凹部を上面に有するとともに、凹部の側壁部の上面に凹部を取り囲むように環状の第2の凹部1eを有する下側配線基板1bとが、上側配線基板1aの側壁部の下面と下側配線基板1bの側壁部の上面とを、凸部1dと第2の凹部1eとがかみ合うように接合して構成されている。
In the example shown in FIG. 3 (a), the
また、例えば、接合面に環状の凹凸を形成する場合は、図3(c)ならびに図4(a)および図4(b)に示す例のように、上側配線基板1aの下面に開口2aを取り囲んで、下側配線基板1bの凹部の開口よりも大きい環状の凸部1dを形成するとともに、下側配線基板1bの側壁部の上面に、下側配線基板1bの凹部の開口を取り囲んだ環状の第2の凹部1eを形成すればよい。ここで、図4(a)は上側配線基板1aの下面図であり、図4(b)は下側配線基板1bの上面図である。なお、接合面に環状の段差を形成する場合も、上述した環状の凹凸の場合と同様に形成すればよい。
Further, for example, when forming an annular unevenness on the joint surface, an
図3および図4に示す例のような構造の撮像装置は、例えば配線基板1の絶縁基板がセラミックスから成る場合には、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸は、絶縁基板用のセラミックグリーンシートを金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工方法等によって加工して、それらを積層することによって形成することができる。図4に示した例のような、環状の凸部を打ち抜き加工した後にセラミックグリーンシートを単独で保持することが難しい場合には、焼成後に飛散する有機物等からなるシートでこのセラミックグリーンシートを保持して積層したり、打ち抜き加工と同時に積層したりすればよい。また、絶縁基板1と実質的に同等の材質からなるセラミックペーストを塗布することによって環状の段差または環状の凹凸を形成してもよい。このような場合には、環状の段差または環状の凹凸の高さを大きくするために、セラミックペーストを複数回塗布しても
よい。さらに、環状の段差または環状の凹凸を、その断面が階段状になるようにセラミックペーストを塗布して形成してもよい。このような場合には、セラミックペーストを重ねた際に段差または凹凸の側壁が自重により変形することを低減することができる。また、焼成後に切削加工によって、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸を形成しても構わない。また、絶縁基板が樹脂から成る場合には、適当な金型を用いて互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸を形成するか、切削加工によって形成すればよい。
3 and FIG. 4, for example, when the insulating substrate of the
配線導体1cには、上側配線基板1aの上面に形成され、電子部品4を搭載するための搭載電極となるもの、下側配線基板1bの凹部2の底面に形成され、接続部材5を介して撮像素子3の電極に接続される接続電極となるもの、下側配線基板1bの外面に形成され、外部回路基板の配線導体に接続するための外部端子電極となるもの、上側配線基板1aおよび下側配線基板1bの内部に形成され、搭載電極,接続電極,外部電極を互いに接続する内部配線導体となるもの(図示せず)がある。
The wiring conductor 1c is formed on the upper surface of the upper wiring substrate 1a and serves as a mounting electrode for mounting the
図2(b)に示す例のように、凹部2の底面の外側に一段高い段差部を設け、その上に接続電極を配置してもよい。内部配線導体は、上側配線基板1aと下側配線基板1bとを接合する際に電気的に接続されるので、その一部がそれぞれの接合面に露出して形成される。内部配線導体の接合面に露出する部分は、上側配線基板1aおよび下側配線基板1bのそれぞれの絶縁基板を貫通する貫通導体が露出する部分となるが、貫通導体の横断面は小さいので、上側配線基板1aおよび下側配線基板1bそれぞれの接合面に幅広の接続パッドを形成しておくと、上側配線基板1aの配線導体1cと下側配線基板1bの配線導体1cとを良好に接合しやすくなるので好ましい。
As in the example shown in FIG. 2B, a stepped portion that is one step higher may be provided outside the bottom surface of the
また、図2(a)に示す例では外部端子電極となる配線導体1cは配線基板1の下面に配置しているが、図2(b)に示す例のように、配線基板1の側面に配置してもよく、側面に形成した凹部(切欠き部)の内面に形成したり、凹部(切欠き部)を導体で充填したりした、いわゆるキャスタレーション導体としても構わない。
Further, in the example shown in FIG. 2A, the wiring conductor 1c serving as the external terminal electrode is disposed on the lower surface of the
撮像装置は以下のようにして作製される。まず、上記のような上側配線基板1aおよび下側配線基板1bを準備する。 The imaging device is manufactured as follows. First, the upper wiring board 1a and the lower wiring board 1b as described above are prepared.
配線基板1(上側配線基板1a,下側配線基板1b)の絶縁基板は、セラミックスや樹脂等の絶縁体から成るものである。セラミックスから成る場合は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス),窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,ガラスセラミックス質焼結体等が挙げられ、樹脂からなる場合は、例えば、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂,ポリエステル樹脂または四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等が挙げられる。また、ガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものも挙げられる。 The insulating substrate of the wiring board 1 (upper wiring board 1a, lower wiring board 1b) is made of an insulator such as ceramics or resin. When made of ceramics, for example, aluminum oxide sintered bodies (alumina ceramics), aluminum nitride sintered bodies, mullite sintered bodies, glass ceramic sintered bodies, etc. can be mentioned. And fluorine resins such as epoxy resin, polyimide resin, acrylic resin, phenol resin, polyester resin or ethylene tetrafluoride resin. Moreover, what impregnated resin to the base material which consists of glass fibers like glass epoxy resin is also mentioned.
絶縁基板が、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、アルミナ(Al2O3),シリカ(SiO2),カルシア(CaO)およびマグネシア(MgO)等の原料粉末に適当な有機溶剤,溶媒を添加混合して泥漿状にするとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得て、次に、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温(約1500〜1800℃)で焼成することによって製作される。配線基板1の凹部2は、絶縁基板用のセラミックグリーンシートのいくつかに、凹部2用の貫通孔を、金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工方法等によって形成しておくことにより、形成することができる。このとき、開口2aとなる貫通孔は他の貫通孔よりも小さくしておけばよい。図2(b)に示す例のように凹部2内に段差部を有する場合は、セラミックグリーンシートに大きさの異なる貫通孔を形成して
積層することによって形成することができる。
When the insulating substrate is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, an organic solvent suitable for raw material powders such as alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), calcia (CaO), and magnesia (MgO), A ceramic green sheet is obtained by forming a sheet by adding a solvent and mixing it into a slurry, and forming this into a sheet using a conventionally known doctor blade method, calendar roll method, etc. It is manufactured by performing appropriate stamping and laminating a plurality of sheets as necessary and firing at a high temperature (about 1500 to 1800 ° C.). The
また、絶縁基板が例えば樹脂から成る場合は、所定の絶縁基板の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法やインジェクションモールド法等によって成形することにより形成することができる。また、絶縁基板は、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成することができる。 Further, when the insulating substrate is made of, for example, a resin, it can be formed by molding by a transfer molding method, an injection molding method, or the like using a mold that can be molded into a predetermined shape of the insulating substrate. The insulating substrate may be a substrate made of glass fiber impregnated with resin, such as glass epoxy resin. In this case, it can be formed by impregnating a substrate made of glass fiber with an epoxy resin precursor and thermally curing the epoxy resin precursor at a predetermined temperature.
また、絶縁基板を構成する上側配線基板1aと下側配線基板1bとは、異なる材質であっても構わない。上側配線基板1aをその上に接合される透明板材6あるいはレンズ固定部材8の熱膨張係数と下側配線基板1bの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有するものにすると、配線基板1と透明板材6あるいはレンズ固定部材8との熱膨張の差による撮像装置の歪みを抑制することができるので好ましい。例えば、下側配線基板1bがアルミナセラミックス(熱膨張係数:約7×10−6/℃)から成り、水晶(熱膨張係数:約11×10−6/℃)から成る透明板材6が上側配線基板1aの開口2aを塞ぐように接合されている場合であれば、上側配線基板1aをステアタイトセラミックス(熱膨張係数:約9×10−6/℃)から成るものとするとよい。
Further, the upper wiring substrate 1a and the lower wiring substrate 1b constituting the insulating substrate may be made of different materials. When the upper wiring board 1a has a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the
配線導体1cは、絶縁基板がセラミックスから成る場合は、タングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn),銀(Ag)または銅(Cu)等の金属粉末メタライズから成り、絶縁基板用のセラミックグリーンシートに配線導体1c用の導体ペーストをスクリーン印刷法等によって所定形状で印刷して、絶縁基板用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基板の所定位置に形成される。内部導体のうち、セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストを印刷することによって、セラミックグリーンシートに形成した貫通孔を充填しておけば形成することができる。このような導体ペーストは、上記金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、この導体ペーストには、絶縁基板との接合強度を高めるために、ガラスやセラミックスを含んでいても構わない。 When the insulating substrate is made of ceramic, the wiring conductor 1c is made of metal powder metallization such as tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), silver (Ag), or copper (Cu), and is used for the insulating substrate. A conductive paste for the wiring conductor 1c is printed in a predetermined shape on the ceramic green sheet by a screen printing method or the like, and is fired simultaneously with the ceramic green sheet for the insulating substrate, thereby being formed at a predetermined position on the insulating substrate. Among the internal conductors, a through conductor that penetrates the ceramic green sheet in the thickness direction can be formed by filling a through hole formed in the ceramic green sheet by printing a conductor paste. Such a conductive paste is prepared by adding an appropriate solvent and binder to the metal powder and kneading them to adjust the viscosity to an appropriate level. The conductor paste may contain glass or ceramics in order to increase the bonding strength with the insulating substrate.
絶縁基板が樹脂から成る場合には、配線導体1cは、銅,金,アルミニウム,ニッケル,クロム,モリブデン,チタンまたはそれらの合金等の金属材料から成る。例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に配線導体1cの形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。内部導体のうち、樹脂シートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストの印刷やめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成すればよい。また、金属箔や金属柱を樹脂成形によって一体化させたり、絶縁基板にスパッタリング法,蒸着法等あるいはめっき法等を用いて被着させたりして形成される。 When the insulating substrate is made of resin, the wiring conductor 1c is made of a metal material such as copper, gold, aluminum, nickel, chromium, molybdenum, titanium, or an alloy thereof. For example, the copper foil processed into the shape of the wiring conductor 1c is transferred onto a resin sheet made of glass epoxy resin, and the resin sheet to which the copper foil is transferred is laminated and bonded with an adhesive. Of the internal conductors, the through conductors that penetrate the resin sheet in the thickness direction can be deposited on the inner surface of the through holes formed in the resin sheet by conductor paste printing or plating, or by filling the through holes. Good. Further, it is formed by integrating a metal foil or a metal column by resin molding, or by depositing it on an insulating substrate using a sputtering method, a vapor deposition method or a plating method.
配線導体1cの露出する表面には、電解めっき法や無電解めっき法等のめっき法によってめっき層が被着される。めっき層は、ニッケルまたは金等の耐蝕性や接続部材5の接続性に優れる金属からなるものであり、例えば、厚さ1〜10μm程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜3μm程度の金めっき層とが順次被着される。これにより、配線導体1cが腐
食することを効果的に抑制することができるとともに、撮像素子3と配線導体1cとの固着、配線導体1cとボンディングワイヤ等の接続部材5との接合、配線導体1cと電子部品4との接合および配線導体1cと外部電気回路基板の配線導体との接続を強固にすることができる。
A plating layer is deposited on the exposed surface of the wiring conductor 1c by a plating method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method. The plating layer is made of a metal having excellent corrosion resistance such as nickel or gold and the connectivity of the connecting
次に、CCD型あるいはCMOS型の撮像素子3を、受光部3aを上面側に向けて下側
配線基板1bの上に搭載する。撮像素子3の搭載は、図1,図2(a)および図2(b)に示す例では、凹部2の底面に例えば銀粉末を含むエポキシ樹脂等から成る導電性接着剤やはんだ等の接合材にて固定し、撮像素子3の電極と配線導体1cとを接続部材5として金等から成るボンディングワイヤで電気的に接続して行なっている。この場合は、下側配線基板1bが凹部を有さない平板状であると、ボンディングツールが移動する際に凹部2の内壁に当たることがなく、凹部2の底面の配線導体1cの外側にボンディングツールが当たらないようにするための空間を設ける必要がないので、撮像装置をより小型にすることができる。また、下側配線基板1bに凹部を形成している場合と比較して、その製作過程において、下側配線基板1bに発生する反りが小さく、撮像素子3の搭載部を平坦に形成しやすい。平坦な面に撮像素子3を搭載することができるので、より高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置とすることができる。また、図2(c)に示す例のように、凹部2の底面に配設された配線導体1cに、はんだによる接合やAuバンプの超音波接合、あるいは異方性導電性樹脂による接着によってフリップチップ接合して搭載しても構わない。なお、はんだやAuバンプによるフリップチップ接合を行なう場合には、撮像素子3の下の空間にアンダーフィル材(図示せず)を充填する。
Next, the CCD type or CMOS
次に、上側配線基板1aと下側配線基板1bとを、それぞれの接合面に露出した配線導体1c同士を電気的に接続しつつ接合する。例えば、上下の配線導体1cをはんだ等の導電性の接合材によって電気的に接続し、その周囲にエポキシ系樹脂等の接合材を塗布することによって、上側配線基板1aと下側配線基板1bとの接合を補強するとともに、上側配線基板1aと下側配線基板1bとの間を封止する。あるいは、ACFやACPを用いて、上側配線基板1aと下側配線基板1bとの接合と、上下の配線導体1cの電気的接続とを同時に行なっても構わない。 Next, the upper wiring board 1a and the lower wiring board 1b are bonded together while electrically connecting the wiring conductors 1c exposed on the respective bonding surfaces. For example, by electrically connecting the upper and lower wiring conductors 1c with a conductive bonding material such as solder and applying a bonding material such as epoxy resin around the upper and lower wiring conductors 1c and 1b, And the space between the upper wiring board 1a and the lower wiring board 1b is sealed. Alternatively, the bonding of the upper wiring board 1a and the lower wiring board 1b and the electrical connection of the upper and lower wiring conductors 1c may be performed simultaneously using ACF or ACP.
電子部品4は、電気信号を処理するIC,コンデンサ,コイルまたは抵抗等であり、はんだ等の導電性の接合材によって配線導体1cに接続して搭載される。電子部品4の配線基板1への搭載は、上側配線基板1aと下側配線基板1bとを接合して配線基板1とした後でもよいし、これらを接合する前の上側配線基板1aへ搭載してもよい。ただ、上側配線基板1aと下側配線基板1bとを接合した後に電子部品4を搭載する場合は、開口2aの周囲の絶縁基板は厚みが薄く、その下方が凹部2による空間となっていることから、電子部品4を搭載する際の衝撃によって配線基板1の開口2aの周囲にクラックが発生する場合があるので、上側配線基板1aに電子部品4を搭載し、下側配線基板1bに撮像素子3を搭載した後、上側配線基板1aと下側配線基板1bとを接合することが好ましい。上側配線基板1aに電子部品4を搭載する場合であっても、図2(b)および図2(c)に示す例のように上側配線基板1aに電子部品4を搭載する場合には、同様の破損等が発生することを抑制するために、上側配線基板1aの貫通孔の形状に対応した形状の凸部を備えた支持板上に上側配線基板1aを載置して行なうのが好ましい。
The
また、図2(a),図2(b)および図3(a)〜図3(c)に示す例のように、上述したような撮像装置において、配線基板1の上面に、凹部2の開口2aを塞ぐように透明板材6が取り付けられていることが好ましい。このような構成にすると、凹部2内に水分や塵芥が入り込んで撮像素子3の受光部3aに付着することがないので、撮像素子3を保護することができるとともに受光を妨げることがなく、高画質な画像信号を出力することが可能となる。例えば、レンズ7が固定された固定部材8を配線基板1の上面に接合する際に発生する屑が開口2aから凹部2内に入り込むのを防ぐことができる。また、上側配線基板1aと下側配線基板1bとを接合した後に、はんだで電子部品4を搭載する場合は、透明板材6を取り付けた後に電子部品4を搭載すると、クリームはんだに含まれるフラックスやはんだ粒子が飛散して開口2aから凹部2内に侵入して、撮像素子3の受光部3a等に付着してしまうことを防ぐことができる。
Further, in the imaging apparatus as described above, as shown in FIGS. 2A, 2B, and 3A to 3C, the
透明板材6は、水晶やガラスあるいはエポキシ樹脂等の樹脂等から成り、熱硬化型や紫外線硬化型等のエポキシ樹脂やガラス等の接着剤によって配線基板1に接合される。例えば配線基板1の上面の開口2aの周囲あるいは透明板材6の外縁部に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂をディスペンス法によって塗布し、配線基板1の上に透明板材6を載置して紫外線を照射することで、接着剤が硬化して透明板材6が取り付けられて、凹部2が封止される。
The
透明板材6の上には、フィルタを形成してもよい。透明板材6の上に直接にフィルタを形成することは、透明板材6の上に別に作製したフィルタを配置する場合に比較して、撮像装置の厚みを低減できるので好ましい。このフィルタとしては、結晶方位角が異なる2〜3枚の水晶板を重ね、水晶板の複屈折の特性を利用して撮像素子3がとらえた映像に発生するモアレ現象を防止するローパスフィルタがある。透明板材6として水晶板を用いた場合には、透明板材6をこのローパスフィルタの水晶板の一枚として兼用できる。また、一般的に赤色から赤外領域での感度が人間の視覚に比べて高い感度傾向を持つ撮像素子3を人間の目の色合い感度と合わせるために、赤色から赤外領域の波長の光をカットするためのIR(InfraRed:赤外線)カットフィルタもある。IRカットフィルタは、透明板材6の表面に誘電体多層膜を数十層交互に形成することによって作製することができる。誘電体多層膜は、通常は屈折率が1.7以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層と、屈折
率が1.6以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層とを、蒸着法やスパッタリング法等
を用いて交互に数十層積層することによって形成される。屈折率が1.7以上の誘電体材料
としては、例えば五酸化タンタル,酸化チタン,五酸化ニオブ,酸化ランタンまたは酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が1.6以下の誘電体材料としては、例えば酸化珪素,
酸化アルミニウム,フッ化ランタンまたはフッ化マグネシウム等が用いられる。
A filter may be formed on the
Aluminum oxide, lanthanum fluoride, magnesium fluoride or the like is used.
また、本発明の撮像モジュールは、図2(a)〜図2(c)にそれぞれ断面図で示す例のように、上記各構成の本発明の撮像装置の配線基板1の開口の上方にレンズ7が配置されている。このような構成により、小型・薄型で高画質な画像信号を出力することが可能な撮像モジュールとなる。レンズ7は、ガラスあるいはエポキシ樹脂,アクリル樹脂等の樹脂等から成り、レンズ固定部材8に取り付けられることによって、レンズ固定部材8の開口部を介してレンズ7を透過した光を受光部3aに効率的に入射させることができる。レンズ固定部材8は、樹脂または金属等から成り、図2(a)〜図2(c)に示す例のように、エポキシ樹脂または半田等の接着剤によって配線基板1の上面に固定される。あるいはレンズ固定部材8に予め設けられた鉤部等によって配線基板1に固定される。
In addition, the imaging module of the present invention has a lens above the opening of the
なお、本発明は上述の実施の形態の例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であれば種々の変更は可能である。例えば、図3(c)に断面図で示す例のように、開口2aは、上側が小さくなるように側面が傾斜したものであっても構わない。このような開口2aであれば、外部の光を撮像素子3の受光部3aへと良好に入射させやすくなる。また、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸は、平面視で開口2aを取り囲んで複数(二重または三重に)形成されていてもよい。この場合には、接合部からの光の侵入をより確実に防ぐことができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, as in the example shown in the cross-sectional view of FIG. 3C, the
1・・・配線基板
1a・・・上側配線基板
1b・・・下側配線基板
1c・・・配線導体
1d・・・凸部
1e・・・第2の凹部
2・・・凹部
2a・・・開口
3・・・撮像素子
3a・・・受光部
4・・・電子部品
5・・・接続部材
6・・・透明板材
7・・・レンズ
8・・・レンズ固定部材
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