JP2010263020A - Optical device module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学デバイスに関し、特に、小型な光学デバイスモジュールに関するものである。 The present invention relates to an optical device, and more particularly to a compact optical device module.
近年、ビデオスコープやムービーカメラやデジタルスチルカメラ及び携帯電話のカメラ等に用いられる光学素子の小型・高画素化の開発が進んでいる。これに加えて、これらの光学デバイスは、組み込み対象の機器が小型化する事に伴って、より小さくすることが求められている。 2. Description of the Related Art In recent years, the development of compact and high-pixel optical elements used in video scopes, movie cameras, digital still cameras, mobile phone cameras, and the like has been advanced. In addition to this, these optical devices are required to be smaller as the equipment to be incorporated becomes smaller.
上述の光学デバイスの一例として、CCD(電荷結合型撮像素子)等の固体撮像素子を受光デバイスとして用いた固体撮像装置(撮像モジュール)の開発が行われている。これらの固体撮像装置は、小型カメラユニットに組み込まれることが多い。これらの固体撮像装置は、小型カメラユニット先端の筐体内へ組み込まれて用いられている。 As an example of the optical device described above, a solid-state imaging device (imaging module) using a solid-state imaging device such as a CCD (charge coupled imaging device) as a light receiving device has been developed. These solid-state imaging devices are often incorporated into small camera units. These solid-state imaging devices are used by being incorporated into a housing at the tip of a small camera unit.
特にビデオスコープに用いられる小型カメラユニットは、僅かな隙間への挿入観察を可能とするために、先端部の外径を細くする事が求められている。このような観点から、固体撮像装置の小型化又は受光面の小面積化が重要となる。また、低価格の小型カメラユニットを実現するために、固体撮像装置の組み立て作業効率を向上させ、製造コストを低減することも重要な課題である。 In particular, a small camera unit used in a video scope is required to have a thin outer diameter at the tip in order to enable insertion observation in a slight gap. From such a viewpoint, it is important to reduce the size of the solid-state imaging device or the area of the light receiving surface. In order to realize a low-priced small camera unit, it is also important to improve the assembly work efficiency of the solid-state imaging device and reduce the manufacturing cost.
従来、小型化を図った固体撮像装置としては、ICやチップ部品が実装されたフレキシブル基板等のリードを固体撮像素子の特定の辺のバンプに折り曲げて接続した構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a solid-state imaging device that is miniaturized, a configuration in which a lead such as a flexible substrate on which an IC or a chip part is mounted is bent and connected to a bump on a specific side of the solid-state imaging device (for example, known) Patent Document 1).
特許文献1に開示されている固体撮像装置100は、図3に示すように、チップ部品101を搭載したフレキシブル基板102を、固体撮像素子103の受光面側に設けられたボンディングパット部104に接続している。
As shown in FIG. 3, the solid-
また、小型化を図った固体撮像装置の他の従来の例として、箱形形状に折り曲げられてその箱形内側の面に電子部品が実装されたフレキシブル基板の底部の端子に、固体撮像素子が接続された構成の固体撮像装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に開示されている固体撮像素子では、フレキシブル基板を、各面が矩形形状である箱形形状に折り曲げて、箱形の基板内面側に電子部品を実装するので、撮像ユニットを小型でき、先端部の細径化及び小型化を図ることができるとしている。
In addition, as another conventional example of a solid-state image pickup device that has been miniaturized, a solid-state image pickup element is connected to a terminal at the bottom of a flexible substrate that is bent into a box shape and an electronic component is mounted on the inner surface of the box shape. A solid-state imaging device having a connected configuration is known (for example, see Patent Document 2). In the solid-state imaging device disclosed in
ビデオスコープに用いられる小型カメラユニットは、直視不可な狭所への挿入による内部確認等の用途に使用される。そこで、先端に取り付けられたカメラユニットの鏡筒を細管化するために、受光面の縮小化が必要とされている。 A small camera unit used for a video scope is used for an internal confirmation by insertion into a narrow space where direct viewing is impossible. Therefore, in order to reduce the tube of the camera unit attached to the tip, it is necessary to reduce the light receiving surface.
特許文献1および2に開示されている固体撮像装置を複数用いたカメラユニットの場合、受光面に外部との電気的な接続部を設ける必要があるためカメラユニットの構造自体が大きくなってしまう。
In the case of a camera unit using a plurality of solid-state imaging devices disclosed in
また、特許文献1、2では、これらの一体化したものをコンパクトにする技術が開示されているものの、鏡筒内へ組み込まれる固体撮像素子の受光面の縮小化技術に関してはこれまでのところ開示されていない。
In addition,
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カメラユニットの受光面の縮小化及び小型、且つ低コストで製造できる光学デバイスモジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an optical device module that can be manufactured at a reduced size and at a low cost with a reduced light receiving surface of a camera unit.
本発明の一形態に係る光学デバイスモジュールは、表面及び裏面を有する基板と、前記基板の表面側に積層される固体撮像素子とを備える。前記基板には、厚み方向に貫通する第1の孔が形成されている。前記固体撮像素子は、前記固体撮像素子の前記基板に対面する面と反対側の面に撮像回路を備え、且つ前記基板に対面する面から前記撮像回路に達する第2の孔が形成されている。そして、該光学デバイスモジュールは、さらに、前記第1及び第2の孔を介して、前記撮像回路から出力される電気信号を前記基板の裏面側に取り出す出力配線を備える。 An optical device module according to an aspect of the present invention includes a substrate having a front surface and a back surface, and a solid-state imaging element stacked on the front surface side of the substrate. A first hole penetrating in the thickness direction is formed in the substrate. The solid-state imaging device includes an imaging circuit on a surface opposite to the surface facing the substrate of the solid-state imaging device, and a second hole reaching the imaging circuit from the surface facing the substrate is formed. . The optical device module further includes output wiring for extracting an electrical signal output from the imaging circuit to the back side of the substrate through the first and second holes.
上記の構成のように、撮像回路から出力される電気信号を、固体撮像素子及び基板に設けられた孔を経由して基板の裏面側に取り出すようにしたので、ボンディングパットを接続するスペースを受光面に設ける必要がなくなる。その結果、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。 As in the above configuration, the electrical signal output from the imaging circuit is taken out to the back side of the substrate via the hole provided in the solid-state imaging device and the substrate, so that the space for connecting the bonding pad is received. There is no need to provide it on the surface. As a result, the optical device module can be reduced in size as a whole.
また、前記出力配線は、可撓性を有し、前記第1の孔に挿入されて前記撮像回路と電気的に接続されるケーブルを含んでもよい。これにより、ケーブルを任意の形状に折り曲げて、ケーブルが基板の外側に張り出すのを防止することができる。その結果、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。 The output wiring may include a cable that is flexible and is inserted into the first hole and electrically connected to the imaging circuit. Accordingly, the cable can be bent into an arbitrary shape, and the cable can be prevented from protruding to the outside of the substrate. As a result, the optical device module can be reduced in size as a whole.
さらに、該光学デバイスモジュールは、前記基板の裏面側に積層されるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に配置され、前記出力配線と電気的に接続される電子部品とを備えてもよい。 Furthermore, the optical device module may include a flexible substrate stacked on the back surface side of the substrate, and an electronic component disposed on the flexible substrate and electrically connected to the output wiring.
このように、基板とフレキシブル基板とを電気的に接続することにより、ケーブルをフレキシブル基板に接続するだけで、撮像回路から出力される電気信号を外部に取り出すことができる。その結果、接続線の数や接続場所を少なくでき、装置を小型化でき、コストも減少させられる。 As described above, by electrically connecting the substrate and the flexible substrate, the electric signal output from the imaging circuit can be taken out only by connecting the cable to the flexible substrate. As a result, the number of connection lines and connection locations can be reduced, the apparatus can be miniaturized, and the cost can be reduced.
また、前記フレキシブル基板は、前記基板の裏面に沿う第1のフレキシブル基板と、前記電子部品を保持する第2のフレキシブル基板と、前記第1及び第2のフレキシブル基板を相互に接続する屈曲部とを備えてもよい。これにより、電子部品を保持する領域を十分に確保することができる。 The flexible substrate includes a first flexible substrate along a back surface of the substrate, a second flexible substrate that holds the electronic component, and a bent portion that connects the first and second flexible substrates to each other. May be provided. Thereby, the area | region which hold | maintains an electronic component can fully be ensured.
また、前記フレキシブル基板は、可撓性を有する絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上に形成され、前記出力配線及び前記電子部品を電気的に接続する金属配線とを積層したフィルムキャリアテープである。そして、前記絶縁性フィルムは、前記屈曲部において選択的に除去されていてもよい。これにより、フレキシブル基板の折り曲げが容易となる。 The flexible substrate is a film carrier tape formed by laminating a flexible insulating film and a metal wiring formed on the insulating film and electrically connecting the output wiring and the electronic component. . And the said insulating film may be selectively removed in the said bending part. Thereby, bending of a flexible substrate becomes easy.
さらに、該光学デバイスモジュールは、可撓性を有し、前記電子部品に電気的に接続されるケーブルを備えてもよい。これにより、ケーブルを任意の形状に折り曲げて、ケーブルが基板の外側に張り出すのを防止することができる。その結果、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。 Furthermore, the optical device module may include a cable that has flexibility and is electrically connected to the electronic component. Accordingly, the cable can be bent into an arbitrary shape, and the cable can be prevented from protruding to the outside of the substrate. As a result, the optical device module can be reduced in size as a whole.
さらに、該光学デバイスモジュールは、前記撮像回路を覆うように前記固体撮像素子に積層される透明保護部材を備えてもよい。これにより、受光面に塵埃が付着したり、傷が付くことを防止することができる。 Furthermore, the optical device module may include a transparent protective member that is stacked on the solid-state imaging device so as to cover the imaging circuit. Thereby, it can prevent that dust adheres to a light-receiving surface, or a damage | wound is attached.
また、前記固体撮像素子と前記透明保護部材とは、透明で且つ前記透明保護部材より屈折率の低い接着剤で接着されていてもよい。これにより、外界からの光を受光面に効率良く集光することができる。 The solid-state imaging device and the transparent protective member may be bonded with an adhesive that is transparent and has a lower refractive index than the transparent protective member. Thereby, the light from the outside can be efficiently collected on the light receiving surface.
さらに、該光学デバイスモジュールは、前記基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、電気的な接続を補強するための補強部材を備えてもよい。これにより、信頼性の高い光学デバイスモジュールを得ることができる。 Furthermore, the optical device module may include a reinforcing member for reinforcing electrical connection on at least one of the front surface and the back surface of the substrate. Thereby, a highly reliable optical device module can be obtained.
本発明によれば、撮像回路から出力される電気信号を、固体撮像素子及び基板に設けられた孔を経由して基板の裏面側に取り出すようにしたので、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。 According to the present invention, since the electric signal output from the imaging circuit is taken out to the back side of the substrate via the hole provided in the solid-state imaging device and the substrate, the optical device module can be reduced in size as a whole. .
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of brevity.
(実施形態1)
実施形態1では、光学素子として固体撮像素子を用いた固体撮像装置(光学デバイスモジュール)に関して説明を行う。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, a solid-state imaging apparatus (optical device module) using a solid-state imaging element as an optical element will be described.
実施形態1に係る固体撮像装置1の模式的な斜視図と側面図を図1(a)及び図1(b)に示す。実施形態1に係る固体撮像装置1は、基板(以下「サブストレート」と表記する)10と、固体撮像素子20と、透明保護部材30と、ケーブル40とを主に備える。
1A and 1B are a schematic perspective view and a side view of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment. The solid-state imaging device 1 according to the first embodiment mainly includes a substrate (hereinafter referred to as “substrate”) 10, a solid-
サブストレート10には、厚み方向に貫通する孔11が形成されている。また、孔11の内部には、電極12が保持されている。さらに、電極12の一端には、サブストレート10の表面(図1(b)の左側の面)に露出する接続端子部13が形成されている。なお、図1(b)に示されるサブストレート10の左側の面を「表面」、右側の面を「裏面」と表記する。
The
固体撮像素子20には、その一方側の面に撮像回路21が形成されている(図1(b)の左側の面。以下「受光面」と表記する)。撮像回路21は、マトリックス上に配列された複数のフォトダイオード(図示省略)と、複数のフォトダイオードとの間で信号の入出力を行う周辺配線(図示省略)とを含む。この固体撮像素子20は、典型的には、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合型撮像素子)である。
An
また、固体撮像素子20には、その裏面(サブストレート10に対面する面)から撮像回路21に達する孔22が形成されている。さらに、孔22の内部には、電極23が保持されている。この電極23は、その一端が撮像回路21に電気的に接続されており、他端に接続端子部24が形成されている。この接続端子部24は、固体撮像素子20のサブストレート10に対面する面(図1(b)の右側の面)に露出している。
The solid-
固体撮像素子20は、サブストレート10の表面(図1(b)の左側の面)側に積層されている。そして、サブストレート10の接続端子部13と固体撮像素子20の接続端子部24とは、バンプ(図示省略)を介して電気的に接続されている。
The solid-
透明保護部材30は、撮像回路21を覆うように固体撮像素子20に積層される。この透明保護部材30は、外界からの光を撮像回路21に導くと共に、撮像回路21に塵埃が付着したり、傷が付くことを防止する。透明保護部材30の材料としては、例えば、テレックス(登録商標)ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英を用いることができる。
The transparent
また、固体撮像素子20と透明保護部材30とは、透明な接着剤31で接着される。接着剤31としては、例えば、透明保護部材30より小さな屈折率のアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂あるいはエポキシ系樹脂等の紫外線硬化型または加熱硬化型の材料を用いることができる。
Further, the solid-
ケーブル40は、例えば、可撓性のある導体と、当該導体を覆う絶縁体とで構成されている。具体的には、実施形態1のケーブル40は、金属配線に銅を用いた絶縁電線やシールド線である。このように、可撓性を有するケーブル40を採用することにより、任意の形に折り曲げるのが容易となる。
The
このケーブル40は、サブストレート10の裏面側から孔11に挿入され、電極12と電気的に接続されている。また、ケーブル40は、固体撮像素子20の受光面から遠ざかる方向に延びるように配置されている。
The
さらに、サブストレート10は、その表面及び裏面に補強部材14、15を有する。補強部材14は、サブストレート10と固体撮像素子20との間に挟みこまれて、接続端子部13、24の電気的な接続を補強する。同様に、補強部材15は、電極12とケーブル40との電気的な接続を補強する。この補強部材14、15の材料としては、例えば、エポキシ樹脂系の熱硬化性樹脂等を使用することができる。
Furthermore, the
上記構成によれば、孔11、22を経由して撮像回路21から出力される電気信号をサブストレート10の裏面側に取り出すことができる。また、ケーブル40がサブストレート10の外側に張り出さないように、任意の形状に折り曲げることができる。その結果、受光面のサイズを小さくすることができ、固体撮像装置1の形状をコンパクトにできる。なお、実施形態1における「出力配線」は、少なくとも電極12、23を含み、さらに、ケーブル40を含めてもよい。
According to the above configuration, an electrical signal output from the
(実施形態2)
実施形態2では、光学素子として固体撮像装置を組み込んだカメラユニット(光学デバイスユニット)に関して説明を行う。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a camera unit (optical device unit) incorporating a solid-state imaging device as an optical element will be described.
実施形態2に係る固体撮像装置2の模式的な斜視図と側面図を図2(a)及び図2(b)に示す。なお、実施形態1に係る固体撮像装置1と共通する構成要素には、同一の参照番号を付し、詳しい説明を省略する。
A schematic perspective view and a side view of the solid-
実施形態2に係る固体撮像装置2は、固体撮像装置1の構成要素に加えて、さらに、フレキシブル基板50を備える。フレキシブル基板50は、サブストレート10の裏面に沿う第1のフレキシブル基板51と、電子部品60を保持する第2のフレキシブル基板52と、第1及び第2のフレキシブル基板51、52を相互に接続する屈曲部53とを備える。
The solid-
フレキシブル基板50は、可撓性のある絶縁性フィルム(基板)の表面に金属配線54を形成したものである。具体的には、実施形態2のフレキシブル基板50は、絶縁性フィルムとしてポリイミドフィルムや液晶ポリマフィルムを、金属配線54として銅を用いた片面配線のフィルムキャリアテープである。
The
第2のフレキシブル基板52は、サブストレート10の側端部において受光面側とは反対側に折り曲げられており、固体撮像素子20の受光面から遠ざかる方向に延びている。また、第2のフレキシブル基板52の表面には、電子部品60が搭載されている。
The second
なお、電子部品60は、固体撮像素子20を駆動するドライバIC61、チップ抵抗62、チップコンデンサ63、及びチップトランジスタ64等が搭載されている。これらを含む電子部品60が、固体撮像素子20の駆動回路及び入出力回路を構成している。この電子部品60は、フレキシブル基板50の金属配線54に、はんだなどによって電気的に接続されている。
The
さらに、フレキシブル基板50の屈曲部53は、絶縁性フィルムが選択的に除去されて、金属配線54のみとなっている部分である。このため、折り曲げがしやすく、曲がった状態の保持が容易である。また、屈曲部53の曲率半径を小さくすることができるので、固体撮像装置2の形状をコンパクトにできる。
Further, the
このように、サブストレート10の電極12とフレキシブル基板50の金属配線54とが電気的に接続されているので、ケーブル40をフレキシブル基板50に接続するだけで、撮像回路21から出力される電気信号を外部に取り出すことができる。その結果、接続線の数や接続場所を少なくでき、装置を小型化でき、コストも減少させられる。なお、実施形態1における「出力配線」は、少なくとも電極12、23を含み、さらに、金属配線54及びケーブル40を含めてもよい。
Thus, since the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
以上説明したように、本発明に係る光学デバイスは、小型にまとまった形状にできるので、小型カメラユニット用の光学デバイスモジュール等として有用である。 As described above, the optical device according to the present invention can be formed into a compact shape, and thus is useful as an optical device module for a small camera unit.
1,2,100 固体撮像装置
10 サブストレート
11,22 孔
12,23 電極
13,24 接続端子部
14,15 補強部材
20,103 固体撮像素子
21 撮像回路
30 透明保護部材
31 接着剤
40 ケーブル
50,102 フレキシブル基板
51 第1のフレキシブル基板
52 第2のフレキシブル基板
53 屈曲部
54 金属配線
60 電子部品
61 ドライバIC
62 チップ抵抗
63 チップコンデンサ
64 チップトランジスタ
101 チップ部品
104 ボンディングパット部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,2,100 Solid-
62
Claims (9)
前記基板には、厚み方向に貫通する第1の孔が形成されており、
前記固体撮像素子は、前記固体撮像素子の前記基板に対面する面と反対側の面に撮像回路を備え、且つ前記基板に対面する面から前記撮像回路に達する第2の孔が形成されており、
該光学デバイスモジュールは、さらに、前記第1及び第2の孔を介して、前記撮像回路から出力される電気信号を前記基板の裏面側に取り出す出力配線を備える
光学デバイスモジュール。 An optical device module comprising a substrate having a front surface and a back surface, and a solid-state imaging device stacked on the front surface side of the substrate,
A first hole penetrating in the thickness direction is formed in the substrate,
The solid-state imaging device includes an imaging circuit on a surface opposite to a surface facing the substrate of the solid-state imaging device, and a second hole reaching the imaging circuit from a surface facing the substrate is formed. ,
The optical device module further includes an output wiring for extracting an electrical signal output from the imaging circuit to the back side of the substrate through the first and second holes.
請求項1に記載の光学デバイスモジュール。 The optical device module according to claim 1, wherein the output wiring includes a cable having flexibility and being inserted into the first hole and electrically connected to the imaging circuit.
前記基板の裏面側に積層されるフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置され、前記出力配線と電気的に接続される電子部品とを備える
請求項1に記載の光学デバイスモジュール。 The optical device module further comprises:
A flexible substrate laminated on the back side of the substrate;
The optical device module according to claim 1, further comprising an electronic component disposed on the flexible substrate and electrically connected to the output wiring.
請求項3に記載の光学デバイスモジュール。 The flexible substrate includes a first flexible substrate along a back surface of the substrate, a second flexible substrate that holds the electronic component, and a bent portion that connects the first and second flexible substrates to each other. The optical device module according to claim 3.
前記絶縁性フィルムは、前記屈曲部において選択的に除去されている
請求項4に記載の光学デバイスモジュール。 The flexible substrate is a film carrier tape in which a flexible insulating film and a metal wiring formed on the insulating film and electrically connecting the output wiring and the electronic component are laminated,
The optical device module according to claim 4, wherein the insulating film is selectively removed at the bent portion.
請求項3〜5のいずれか1項に記載の光学デバイスモジュール。 The optical device module according to claim 3, further comprising a cable that has flexibility and is electrically connected to the electronic component.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学デバイスモジュール。 The optical device module according to claim 1, further comprising a transparent protective member that is stacked on the solid-state imaging device so as to cover the imaging circuit.
請求項7に記載の光学デバイスモジュール。 The optical device module according to claim 7, wherein the solid-state imaging element and the transparent protective member are bonded with an adhesive that is transparent and has a lower refractive index than the transparent protective member.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学デバイスモジュール。 The optical device module according to claim 1, further comprising a reinforcing member for reinforcing electrical connection on at least one of the front surface and the back surface of the substrate.
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