JP2011018747A - 撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板に固体撮像素子を実装する際の固体撮像素子の反りを抑制することができる撮像ユニットを提供すること。
【解決手段】撮像ユニット１は、固体撮像素子２と、固体撮像素子２の実装予定部位を有するプリント基板３と、プリント基板３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有する低熱膨張部材５と、を備える。低熱膨張部材５は、固体撮像素子２の実装前に、この実装予定部位の裏側に相当するプリント基板３の基板部位に固定される。固体撮像素子２は、低熱膨張部材５が固定された基板部位の裏側であるプリント基板３の実装予定部位に実装される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットに関し、特に、固体撮像素子の反りを抑制可能な撮像ユニットの実装構造に関するものである。

従来から、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像装置が登場している。電子撮像装置は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットを内蔵し、レンズ等の光学系によって固体撮像素子の受光部に被写体の光学像を結像し、この固体撮像素子の光電変換処理によって被写体の画像データを撮像する。

このような撮像ユニットの固体撮像素子は、一般に、加熱処理等によって回路基板上に実装され、電極パッド等を介して回路基板の回路配線と電気的に接続される。また、かかる固体撮像素子を実装後の回路基板には、この固体撮像素子の受光部を覆うようにカバーガラスが接着剤等によって取り付けられる。この結果、かかる回路基板上の固体撮像素子の受光部は、このカバーガラスの内側に封止される。

一方、フォトリソグラフィおよびエッチング等の半導体プロセスを用いてシリコン基板上に固体撮像素子を形成し、この固体撮像素子の受光領域に対向して空隙をもつように、この固体撮像素子形成後のシリコン基板上にスペーサを介してガラス基板を接合した態様の固体撮像装置もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−６３７７２号公報

ところで、フリップチップ実装等の実装技術によって回路基板に固体撮像素子を実装した場合、または銀ペースト材等の熱硬化型接着剤を用いて回路基板に固体撮像素子を実装した場合、この実装工程における回路基板の加熱処理によって、回路基板に熱膨張および熱収縮が発生する。しかしながら、上述した従来技術では、かかる回路基板の熱収縮を抑制することは困難であり、この回路基板の熱収縮に起因する応力によって固体撮像素子に反りが発生する可能性があるという問題点がある。

なお、かかる固体撮像素子の反りは、固体撮像素子の受光部の平坦性を損なって被写体に焦点を合わせ難くなる等の固体撮像素子の撮像機能低下を招来する可能性がある。また、かかる固体撮像素子の反りに起因する問題は、固体撮像素子の大型化および薄型化に伴って顕著になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回路基板に固体撮像素子を実装する際の固体撮像素子の反りを抑制することができる撮像ユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、固体撮像素子と、前記固体撮像素子の実装予定部位を有する回路基板と、前記回路基板の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有し、前記実装予定部位の裏側に相当する前記回路基板の基板部位に固定される低熱膨張部材と、を備え、前記固体撮像素子は、前記低熱膨張部材が固定された前記基板部位の裏側である前記実装予定部位に実装されることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記低熱膨張部材の熱膨張係数は、前記固体撮像素子の熱膨張係数以下であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記回路基板は、前記固体撮像素子の受光部に対応した開口部を有し、前記固体撮像素子は、前記回路基板の開口部に前記受光部を対向させて前記実装予定部位に実装されることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記固体撮像素子の受光部を封止する光透過性部材を備え、前記低熱膨張部材は、前記回路基板の開口部に連通する開口部を有し、前記回路基板と前記光透過性部材との間に介在することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記低熱膨張部材は、放熱板であることを特徴とする。

本発明にかかる撮像ユニットでは、回路基板における固体撮像素子の実装予定部位の裏側に、前記回路基板の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有する低熱膨張部材を固定し、前記低熱膨張部材の固定部位の裏側である前記実装予定部位に前記固体撮像素子を実装するので、回路基板に固体撮像素子を実装する際の固体撮像素子の反りを抑制することが可能な撮像ユニットを実現できるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明にかかる撮像ユニットの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、本発明にかかる撮像ユニットの一例として、回路基板にフリップチップ実装した固体撮像素子を備える撮像ユニットを例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図１に示すように、この実施の形態にかかる撮像ユニット１は、被写体の画像を撮像する固体撮像素子２と、固体撮像素子２をフリップチップ実装するプリント基板３と、この固体撮像素子２とプリント基板３とを固定する接着剤４と、このプリント基板３に比して熱収縮し難い低熱膨張部材５と、プリント基板３にフリップチップ実装された固体撮像素子２の受光部２ａを封止する光透過性部材６と、この低熱膨張部材５と光透過性部材６とを固定する接着剤７とを備える。

固体撮像素子２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等に例示されるベアチップ状の半導体素子であり、被写体からの光を受光してこの被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。具体的には、固体撮像素子２は、サブストレート等のチップ基板上に、被写体からの光を受光する受光部２ａと、撮像動作を実行するための駆動回路が形成された駆動回路部２ｂと、駆動回路部２ｂと電気的に接続された複数の金属バンプ２ｃとを備える。

受光部２ａは、格子形状等の所定の形状に配置される画素群およびカラーフィルタ等を用いて実現され、固体撮像素子２のチップ基板上に形成される。駆動回路部２ｂは、かかる受光部２ａの周辺に形成される。複数の金属バンプ２ｃの各々は、固体撮像素子２のチップ基板に形成された配線（図示せず）を介して駆動回路部２ｂと電気的に接続された複数の電極パッドの各々に固定される。なお、かかる複数の金属バンプ２ｃを接続する複数の電極パッドは、駆動回路部２ｂの周辺（例えば対向する２辺）に形成される。

かかる構成を有する固体撮像素子２は、図１に示すように、プリント基板３の開口部３ａに受光部２ａを対向させた態様でプリント基板３上にフリップチップ実装される。このフリップチップ実装によって、固体撮像素子２の複数の金属バンプ２ｃは、プリント基板３の配線層３ｂと電気的に接続される。このようにプリント基板３に実装された固体撮像素子２において、受光部２ａは、後述する光透過性部材６等を介して被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する。駆動回路部２ｂは、かかる受光部２ａによって光電変換処理された信号をもとに被写体の画像信号を生成し、この生成した画像信号を複数の金属バンプ２ｃを介してプリント基板３の配線層３ｂに出力する。

プリント基板３は、上述した固体撮像素子２の撮像機能を実現するための回路が形成された多層回路基板である。具体的には、図１に示すように、プリント基板３は、固体撮像素子２の撮像機能を実現するために必要な回路配線等がパターン形成された配線層３ｂを備える。また、かかるプリント基板３の多層構造内には、上述した固体撮像素子２の受光部２ａと対向する開口部３ａが形成される。

開口部３ａは、固体撮像素子２の受光部２ａに対応して設計された開口寸法を有し、この受光部２ａに対する被写体からの光の入射を可能にする。配線層３ｂは、上述したように固体撮像素子２の撮像機能を実現するために必要な回路配線等がパターン形成された導電層であり、固体撮像素子２の複数の金属バンプ２ｃに対応する複数の電極パッド（図示せず）を有する。かかる配線層３ｂの各電極パッドには、熱圧着技術または超音波接続技術等によって固体撮像素子２の各金属バンプ２ｃが各々接続される。

なお、上述したような多層構造のプリント基板３は、外力の印加によって容易に変形可能である柔軟なフレキシブル回路基板であってもよいし、フレキシブル回路基板に比して変形し難いリジッド回路基板であってもよい。また、図１には、この実施の形態にかかる撮像ユニット１の一部分、具体的には固体撮像素子２およびその近傍が図示されている。すなわち、上述したプリント基板３の外形は、プレート状または帯状等の所望の外形に設計される。

接着剤４は、上述した固体撮像素子２とプリント基板３とを確実に固定するためのものである。具体的には、接着剤４は、エポキシ系またはウレタン系等の樹脂部材等を用いた接着剤であり、図１に示すように、フリップチップ実装後の固体撮像素子２とプリント基板３との間隙に充填される。この場合、接着剤４は、固体撮像素子２の受光部２ａとプリント基板３の開口部３ａとの間の空隙に進入しないように充填される。また、接着剤４は、このプリント基板３上の固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状を形成する状態になるまで塗布され、これによって、この固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を閉塞する。このように充填および塗布された接着剤４は、固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を介しての受光部２ａへの異物混入および不要光の入射を防止するとともに、固体撮像素子２とプリント基板３とを接着して、固体撮像素子２とプリント基板３との実装強度、すなわち各金属バンプ２ｃと配線層３ｂとの接合強度を補強する。

低熱膨張部材５は、プリント基板３の熱変形を抑制する部材である。具体的には、低熱膨張部材５は、プリント基板３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有する板状部材である。また、低熱膨張部材５には、上述したプリント基板３の開口部３ａに連通する開口部５ａが形成される。かかる低熱膨張部材５の開口部５ａは、上述したプリント基板３の開口部３ａと同様に、固体撮像素子２の受光部２ａに対応して設計された開口寸法を有し、この受光部２ａに対する被写体からの光の入射を可能にする。このような低熱膨張部材５は、上述したプリント基板３における固体撮像素子２の実装予定部位の裏側に相当するプリント基板３の基板部位に接着剤等によって固定される。この場合、低熱膨張部材５は、図１に示すように、このプリント基板３の開口部３ａと自身の開口部５ａとを連通させた態様で固定される。なお、かかる固体撮像素子２の実装予定部位は、固体撮像素子２がフリップチップ実装されるプリント基板３内の基板部位であり、例えば、固体撮像素子２の各金属バンプ２ｃが接続される配線層３ｂの各電極パッドの形成部位である。このようにプリント基板３の基板部位に固定された低熱膨張部材５は、固体撮像素子２のフリップチップ実装時等における加熱処理後のプリント基板３の熱変形（特に熱収縮）を抑制し、この熱変形の抑制作用を通して、このプリント基板３上の固体撮像素子２の反りを抑制する。

なお、低熱膨張部材５は、上述したようにプリント基板３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有すればよいが、かかる低熱膨張部材５の熱膨張係数は、固体撮像素子２の熱膨張係数以下（特に固体撮像素子２の熱膨張係数と同等）であることが望ましい。これによって、低熱膨張部材５は、上述したプリント基板３の熱変形の抑制とともに、このプリント基板３を挟んで裏側の固体撮像素子２の熱変形（特に熱収縮）を抑制でき、この結果、この固体撮像素子２の反りの抑制作用を一層高めることができる。

光透過性部材６は、固体撮像素子２の受光部２ａへの光透過性を損なうことなく受光部２ａを封止する。具体的には、光透過性部材６は、カバーガラスまたは透明樹脂部材等の板状光学部材であり、被写体からの光、すなわち固体撮像素子２の受光部２ａが受光すべき光に対して透明である。かかる光透過性部材６は、図１に示すように、プリント基板３の開口部３ａに連通する低熱膨張部材５の開口部５ａを閉じるように、接着剤７によって低熱膨張部材５に固定される。この場合、低熱膨張部材５は、上述した固体撮像素子２の反り抑制機能と、かかる光透過性部材６とプリント基板３との間に介在するスペーサとしての機能とを兼ね備える。かかる低熱膨張部材５上に固定された光透過性部材６は、固体撮像素子２の受光部２ａ側に被写体からの光を透過するとともに、この低熱膨張部材５の開口部５ａ側からの異物混入を防止する。

つぎに、本発明の実施の形態にかかる撮像ユニット１の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。図３は、プリント基板に低熱膨張部材を取り付ける状態を示す模式図である。図４は、プリント基板に固体撮像素子をフリップチップ実装する状態を示す模式図である。図５は、プリント基板上の低熱膨張部材に光透過性部材を取り付ける状態を示す模式図である。

本発明の実施の形態にかかる撮像ユニット１は、上述した固体撮像素子２とプリント基板３と低熱膨張部材５と光透過性部材６とを撮像ユニット１の構成部品として予め準備し、接着剤４，７等を用いてこれらの各構成部品を組み合わせることによって製造される。

すなわち、図２に示すように、まず、プリント基板３に低熱膨張部材５を取り付ける（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、低熱膨張部材５は、図３に示すように、プリント基板３における固体撮像素子２の実装予定部位３ｃの裏側に相当するプリント基板３の基板部位３ｄに、接着剤等によって固定される。この場合、低熱膨張部材５は、プリント基板３の開口部３ａに自身の開口部５ａを対向させて取り付けられ、この結果、かかるプリント基板３の開口部３ａおよび低熱膨張部材５の開口部５ａは、互いに連通する。なお、かかる固体撮像素子２の実装予定部位３ｃは、上述したように、固体撮像素子２がフリップチップ実装されるプリント基板３内の基板部位であり、例えば、配線層３ｂの各電極パッドの形成部位である。

つぎに、このプリント基板３に固定後の低熱膨張部材５の固定部位の裏側に相当するプリント基板３の基板部位に固体撮像素子２を実装する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、固体撮像素子２は、図４に示すように、この低熱膨張部材５が固定されたプリント基板３の基板部位（すなわち低熱膨張部材５の固定部位）の裏側である実装予定部位３ｃにフリップチップ実装される。このフリップチップ実装において、固体撮像素子２の各金属バンプ２ｃは、プリント基板３内の実装予定部位３ｃ（具体的には配線層３ｂ内の各電極パッド）に加熱処理および加圧処理によって接合される。この結果、固体撮像素子２は、プリント基板３の開口部３ａと受光部２ａとを対向させた状態でプリント基板３の配線層３ｂと電気的に接続される。この状態において、固体撮像素子２および低熱膨張部材５は、プリント基板３を挟んで対向している。

続いて、上述したステップＳ１０２の実装工程後のプリント基板３と固体撮像素子２との間に接着剤４を充填する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、接着剤４は、固体撮像素子２の受光部２ａとプリント基板３の開口部３ａとの間の空隙に進入しないように、フリップチップ実装後の固体撮像素子２とプリント基板３との間隙に充填され、その後、この固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を閉塞するまで、このプリント基板３上の固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状に塗布される（図５参照）。この結果、かかる固体撮像素子２の各金属バンプ２ｃと配線層３ｂとの接合強度は、接着剤４によって補強する。なお、かかる接着剤４は、ＵＶ照射等によって常温硬化してもよいし、加熱処理によって熱硬化してもよい。

その後、上述したようにプリント基板３にフリップチップ実装された固体撮像素子２を封止する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４において、光透過性部材６は、図５に示すように、プリント基板３の開口部３ａに連通する低熱膨張部材５の開口部５ａを閉じるように、プリント基板３上の低熱膨張部材５に固定される。この結果、低熱膨張部材５は、光透過性部材６とプリント基板３との間に介在した状態になっている。このように低熱膨張部材５に取り付けられた光透過性部材６は、固体撮像素子２の受光部２ａへの光入射を可能にしつつ、内部に受光部２ａを封止する。なお、かかる光透過性部材６および低熱膨張部材５は、図１に示したように接着剤７を用いて固定される。この接着剤７は、ＵＶ照射等によって常温硬化してもよいし、加熱処理によって熱硬化してもよい。

上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０４の各製造工程を順次行うことによって、図１に示した構成を有する撮像ユニット１を製造することができる。このように製造された撮像ユニット１は、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。

ここで、かかる撮像ユニット１の低熱膨張部材５は、上述したように、プリント基板３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有し、プリント基板３に固体撮像素子２をフリップチップ実装する前に、この固体撮像素子２の実装予定部位３ｃの裏側に相当するプリント基板３の基板部位３ｄに固定される。その後、固体撮像素子２は、かかるプリント基板３のうちの低熱膨張部材５が既に固定された基板部位３ｄの裏側である実装予定部位３ｃにフリップチップ実装される。かかるフリップチップ実装工程において、プリント基板３上の低熱膨張部材５は、固体撮像素子２のフリップチップ実装時の加熱処理（例えば熱圧着処理）に起因する熱変形量がプリント基板３に比して小さいため、かかる加熱処理に起因するプリント基板３の熱変形、特に熱収縮を抑制することができる。これによって、プリント基板３上の低熱膨張部材５は、このプリント基板３の熱収縮に起因する応力を十分に吸収することができ、この結果、かかるプリント基板３の応力によって招来される固体撮像素子２の反りを十分に抑制することができる。かかる低熱膨張部材５の作用によって、固体撮像素子２は、自身の受光部２ａの平坦性を維持しつつ、プリント基板３の実装予定部位３ｃにフリップチップ実装することができる。

なお、かかる低熱膨張部材５は、上述した固体撮像素子２のフリップチップ実装工程後における加熱処理（例えば、接着剤４，７の熱硬化処理等）においても、同様に、プリント基板３の熱変形を抑制でき、この結果、このプリント基板３の熱収縮に起因する応力を吸収して固体撮像素子２の反りを抑制することができる。

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、回路基板内の固体撮像素子の実装予定部位の裏側に、この回路基板の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有する低熱膨張部材を固定し、その後、この回路基板における低熱膨張部材の固定部位の裏側である実装予定部位に固体撮像素子をフリップチップ実装するように構成した。このため、この固体撮像素子のフリップチップ実装時の加熱処理に起因する回路基板の熱変形をこの低熱膨張部材によって抑制することができ、これによって、この回路基板の熱収縮に起因する応力をこの低熱膨張部材によって吸収できる。この結果、回路基板に固体撮像素子を実装する際の固体撮像素子の反りを抑制することができる。

また、上述した低熱膨張部材の熱膨張係数を固体撮像素子の熱膨張係数以下（望ましくは固体撮像素子の熱膨張係数と同等）にすることによって、上述した加熱処理の際の回路基板の熱変形を抑制するとともに、この回路基板を挟んで裏側に位置する固体撮像素子の熱変形（特に熱収縮）を直接的に抑制でき、この結果、かかる固体撮像素子の反り抑制効果を一層高めることができる。

（変形例）
つぎに、本発明の実施の形態の変形例について説明する。上述した実施の形態では、プリント基板３に固体撮像素子２をフリップチップ実装していたが、この変形例では、ダイボンディング技術によってプリント基板上に固体撮像素子を実装している。

図６は、本発明の実施の形態の変形例にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図６に示すように、この変形例にかかる撮像ユニット２１は、上述した実施の形態にかかる撮像ユニット１の固体撮像素子２に代えてダイボンディング型の固体撮像素子２２を備え、プリント基板３に代えてダイボンディング実装型のプリント基板２３を備え、低熱膨張部材５に代えて開口部５ａが形成されていない低熱膨張部材２５を備える。また、撮像ユニット２１は、固体撮像素子２２とプリント基板２３とを実装固定するフィルム接着剤２４と、固体撮像素子２２とプリント基板２３とを電気的に接続する複数の金属ワイヤ２８とを備える。なお、図６には、固体撮像素子２２を封止する光透過性部材６が図示されていないが、光透過性部材６は、所定の枠体またはスペーサ等の部材を用いて固体撮像素子２２の受光部２ａ上に空隙を形成しつつ配置可能であり、これによって、上述した実施の形態の場合と略同様に、この受光部２ａを封止することができる。その他の構成は上述した実施の形態と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

固体撮像素子２２は、上述した複数の金属バンプ２ｃに代えてワイヤボンディング用の複数の電極パッド２２ｃを備える。固体撮像素子２２は、ダイボンディング技術によってプリント基板２３の実装予定部位に実装され、複数の電極パッド２２ｃに接続された複数の金属ワイヤ２８を介してプリント基板２３と電気的に接続される。なお、固体撮像素子２２は、かかる構成以外、上述した実施の形態における固体撮像素子２と同様である。

プリント基板２３は、上述した固体撮像素子２２の撮像機能を実現するための回路が形成された多層回路基板である。具体的には、図６に示すように、プリント基板２３は、固体撮像素子２２の撮像機能を実現するために必要な回路配線等がパターン形成された配線層２３ｂと、金またはアルミニウム等の金属ワイヤ２８を回路配線に接続する目的で配線層２３ｂを露出させるための孔部２３ｃとを備える。金属ワイヤ２８は、孔部２３ｃを介して配線層２３ｂの回路配線と電気的に接続される。

なお、かかる多層構造のプリント基板２３は、外力の印加によって容易に変形可能である柔軟なフレキシブル回路基板であってもよいし、フレキシブル回路基板に比して変形し難いリジッド回路基板であってもよい。また、図６には、この実施の形態にかかる撮像ユニット２１の一部分、具体的には固体撮像素子２２およびその近傍が図示されている。すなわち、上述したプリント基板２３の外形は、プレート状または帯状等の所望の外形に設計される。

低熱膨張部材２５は、プリント基板２３の熱変形を抑制する部材である。具体的には、低熱膨張部材２５は、プリント基板２３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有する板状部材であり、上述した開口部５ａが形成されていないこと以外、上述した実施の形態における低熱膨張部材５と同様の構造を有する。このような低熱膨張部材２５は、上述したプリント基板２３における固体撮像素子２２の実装予定部位の裏側に相当するプリント基板２３の基板部位に接着剤等によって固定される。このようにプリント基板２３の基板部位に固定された低熱膨張部材２５は、固体撮像素子２２のダイボンド実装時等における加熱処理後のプリント基板２３の熱変形（特に熱収縮）を抑制し、この熱変形の抑制作用を通して、このプリント基板２３上の固体撮像素子２２の反りを抑制する。

なお、低熱膨張部材２５は、上述したようにプリント基板２３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有すればよいが、かかる低熱膨張部材５の熱膨張係数は、固体撮像素子２２の熱膨張係数以下（特に固体撮像素子２２の熱膨張係数と同等）であることが望ましい。これによって、低熱膨張部材２５は、上述したプリント基板２３の熱変形の抑制とともに、このプリント基板２３を挟んで裏側の固体撮像素子２２の熱変形（特に熱収縮）を抑制でき、この結果、この固体撮像素子２２の反りの抑制作用を一層高めることができる。

つぎに、本発明の実施の形態の変形例にかかる撮像ユニット２１の製造方法について説明する。この変形例にかかる撮像ユニット２１の製造方法は、上述した実施の形態にかかる撮像ユニット１の製造方法と略同じである。

すなわち、図２に示したステップＳ１０１において、プリント基板２３における固体撮像素子２２の実装予定部位の裏側に相当するプリント基板２３の基板部位に、接着剤等によって低熱膨張部材２５を固定する。つぎに、図２に示したステップＳ１０２において、この低熱膨張部材２５の固定部位の裏側に相当するプリント基板２３の基板部位、すなわちプリント基板２３内の実装予定部位に固体撮像素子２２を実装する。

具体的には、この変形例におけるステップＳ１０２では、かかる低熱膨張部材２５の固定部位の裏側である実装予定部位と固体撮像素子２２との間にフィルム接着剤２４を挟み、この実装予定部位に固体撮像素子２２を押し付けて、プリント基板２３の実装予定部位に固体撮像素子２２を実装固定する。その後、この実装後の固体撮像素子２２の各電極パッド２２ｃとプリント基板２３の配線層２３ｂの回路配線とを金属ワイヤ２８によって孔部２３ｃを介して電気的に接続する。この結果、固体撮像素子２２は、そのチップ裏面（すなわち受光部２ａ等が形成されたチップ表面の裏側）とプリント基板２３の実装予定部位とを接合した状態でプリント基板２３の配線層２３ｂと電気的に接続される。この状態において、固体撮像素子２２および低熱膨張部材２５は、上述した実施の形態の場合と同様に、プリント基板２３を挟んで対向している。

その後、上述したステップＳ１０３を実行せずに、ステップＳ１０４に進み、このステップＳ１０４において、プリント基板２３上の固体撮像素子２２を封止する。この場合、所定の枠体またはスペーサ等の部材をプリント基板２３の所定の基板部位に取り付け、この部材上に光透過性部材６を固定する。これによって、この光透過性部材６は、この固体撮像素子２２の受光部２ａ上に空隙を形成しつつ固体撮像素子２２を内部に封止する。

以上のようにして、この変形例にかかる撮像ユニット２１が製造される。なお、このように製造された撮像ユニット２１も、上述した実施の形態にかかる撮像ユニット１と同様に、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。

ここで、かかる撮像ユニット２１の低熱膨張部材２５は、上述したように、プリント基板２３の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有し、プリント基板２３に固体撮像素子２２を実装固定する前に、この固体撮像素子２２の実装予定部位の裏側に相当するプリント基板２３の基板部位に固定される。その後、固体撮像素子２２は、かかる低熱膨張部材２５が既に固定されたプリント基板２３の基板部位の裏側である実装予定部位にダイボンディング技術によって実装固定される。かかるダイボンド実装工程において、プリント基板２３上の低熱膨張部材２５は、固体撮像素子２２の実装時の加熱処理に起因する熱変形量がプリント基板２３に比して小さいため、上述した実施の形態の場合と同様に、かかる加熱処理に起因するプリント基板２３の熱変形、特に熱収縮を抑制することができる。これによって、プリント基板２３上の低熱膨張部材２５は、上述した実施の形態の場合と同様に、このプリント基板２３の熱収縮に起因する応力を十分に吸収することができ、この結果、かかるプリント基板２３の応力によって招来される固体撮像素子２２の反りを十分に抑制することができる。かかる低熱膨張部材２５の作用によって、固体撮像素子２２は、自身の受光部２ａの平坦性を維持しつつ、プリント基板２３内の実装予定部位に実装固定することができる。

なお、かかる低熱膨張部材２５は、上述した固体撮像素子２２のダイボンド実装工程後における加熱処理においても、同様に、プリント基板２３の熱変形を抑制でき、この結果、このプリント基板２３の熱収縮に起因する応力を吸収して固体撮像素子２２の反りを抑制することができる。

以上、説明したように、本発明の実施の形態の変形例では、回路基板への固体撮像素子の実装方法以外、上述した実施の形態と同様に、回路基板内の固体撮像素子の実装予定部位の裏側に、この回路基板の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有する低熱膨張部材を固定し、その後、この回路基板における低熱膨張部材の固定部位の裏側である実装予定部位に固体撮像素子を実装固定するように構成した。このため、上述した実施の形態の場合と同様の作用効果を享受する撮像ユニットを実現することができる。

また、上述した低熱膨張部材２５は、銅等の高熱伝導性部材を用いて形成することによって、上述した固体撮像素子２２の反り抑制機能と、固体撮像素子２２またはプリント基板２３から発生した熱を外部に放出する放熱板としての機能とを兼ね備えることができる。この結果、この変形例にかかる撮像ユニット２１の放熱性を高めることができる。

なお、上述した実施の形態では、プリント基板３と光透過性部材６との間に介在するスペーサとしての機能を兼ね備える低熱膨張部材５を例示し、上述した変形例では、放熱板としての機能を兼ね備える低熱膨張部材２５を例示したが、これに限らず、本発明にかかる撮像ユニットにおける低熱膨張部材は、上述した固体撮像素子の反り抑制機能を備えていればよく、その他の機能を兼ね備えてもよいし、兼ね備えていなくてもよい。例えば、かかる低熱膨張部材を透明なガラス等の光学部材によって形成し、上述したプリント基板３の開口部３ａを覆うようにプリント基板３の基板部位に固定してもよい。この場合、かかる低熱膨張部材は、上述した固体撮像素子の反り抑制機能と、固体撮像素子２の受光部２ａへの光入射を可能にしつつ固体撮像素子２を内部に封止する光透過性部材としての機能とを兼ね備える。

また、上述した実施の形態および変形例では、３層構造のプリント基板を例示したが、本発明にかかる撮像ユニットのプリント基板の多層構造は、特に３層構造のものに限定されず、２層以上のものであってもよい。

さらに、上述した実施の形態では、固体撮像素子とプリント基板との間隙に接着剤を充填していたが、これに限らず、固体撮像素子とプリント基板との間隙に充填する充填部材は、この固体撮像素子とプリント基板との間隙を封止する封止部材であってもよい。

本発明の実施の形態にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。 プリント基板に低熱膨張部材を取り付ける状態を示す模式図である。 プリント基板に固体撮像素子をフリップチップ実装する状態を示す模式図である。 プリント基板上の低熱膨張部材に光透過性部材を取り付ける状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態の変形例にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。

１，２１ 撮像ユニット
２，２２ 固体撮像素子
２ａ 受光部
２ｂ 駆動回路部
２ｃ 金属バンプ
３，２３ プリント基板
３ａ，５ａ 開口部
３ｂ，２３ｂ 配線層
３ｃ 実装予定部位
３ｄ 基板部位
４，７ 接着剤
５，２５ 低熱膨張部材
６ 光透過性部材
２２ｃ 電極パッド
２３ｃ 孔部
２４ フィルム接着剤
２８ 金属ワイヤ

Claims (5)

1. 固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の実装予定部位を有する回路基板と、
   前記回路基板の熱膨張係数に比して小さい熱膨張係数を有し、前記実装予定部位の裏側に相当する前記回路基板の基板部位に固定される低熱膨張部材と、
   を備え、
   前記固体撮像素子は、前記低熱膨張部材が固定された前記基板部位の裏側である前記実装予定部位に実装されることを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記低熱膨張部材の熱膨張係数は、前記固体撮像素子の熱膨張係数以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記回路基板は、前記固体撮像素子の受光部に対応した開口部を有し、
   前記固体撮像素子は、前記回路基板の開口部に前記受光部を対向させて前記実装予定部位に実装されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
4. 前記固体撮像素子の受光部を封止する光透過性部材を備え、
   前記低熱膨張部材は、前記回路基板の開口部に連通する開口部を有し、前記回路基板と前記光透過性部材との間に介在することを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
5. 前記低熱膨張部材は、放熱板であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。

Images