JP2013222772A - 撮像素子パッケージおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置のための撮像素子を収容する撮像素子パッケージに対して、レンズを有するレンズホルダを取り付ける際の作業を容易にする。
【解決手段】撮像素子パッケージは、入射光を受光する受光面を有する撮像素子を収容し、基板上に撮像素子およびフレームを備える。基板は撮像素子の受光面の裏面において撮像素子を固定する。フレームは、レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、撮像素子の周辺を取り囲むように基板に接合される。
【選択図】図１

Description

本技術は、撮像素子パッケージに関する。詳しくは、撮像素子を収容した撮像素子パッケージおよびそれを利用した撮像装置に関する。

近年、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、小型化、高機能および高速化の動向の中で、撮像素子（イメージセンサ）自体も高機能および高速化の要求が強くなってきている。そして、撮像素子パッケージにおいても、実装部品の高密度化により小型化および薄型化が求められている。例えば、シールパネルとパッケージ本体とのシール面において、撮像素子との電気的接合部位を兼ねることによって、小型化を図った撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００６−３１３８６８号公報

上述の撮像素子パッケージにおいては、撮像装置を組み立てる際にレンズユニットを取り付ける必要があり、その取付けに精度が要求されていた。すなわち、レンズユニットと撮像素子との光学調芯や位置決めを実施しながら接続や固定を行う必要があるが、調芯に時間を要してしまい、取付けの作業効率が悪化する要因となっていた。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、撮像素子パッケージに対するレンズユニットの取付けを容易にすることを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、入射光を受光する受光面を有する撮像素子と、上記撮像素子の上記受光面の裏面において上記撮像素子を固定する基板と、レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、上記撮像素子の周辺を取り囲むように上記基板に接合されたフレームとを具備する撮像素子パッケージである。これにより、レンズユニットの取付けの際に光学調芯を不要にするという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記フレームは、上記ネジ穴を有する金属プレートと、上記基板に接合するための枠体とを備えてもよい。これにより、金属プレートを介して発熱を向上させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記金属プレートは、材質として銅を含んで形成されることが好ましい。また、上記金属プレートは、厚さが０．２ミリメートル以上であることが好ましい。これにより、外部の部品から発生する磁気から撮像素子を保護するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記フレームは、上記枠体において上記撮像素子に接合してもよい。その際、上記基板への接合をしないようにしてもよい。これにより、撮像素子において発生した熱を効率的に放熱させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記撮像素子の上記受光面の側に設けられて上記フレームに接合されるカバーガラスをさらに具備してもよい。撮像素子パッケージとしての保護を図るものである。その際、上記カバーガラスは、上記枠体または金属プレートに接合することができる。

また、本技術の第２の側面は、入射光を受光する受光面を有する撮像素子と、上記撮像素子の上記受光面の裏面において上記撮像素子を固定する基板と、上記撮像素子の上記受光面の側に設けられるレンズを有するレンズホルダと、上記レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、上記撮像素子の周辺を取り囲むように上記基板に接合されたフレームと、上記撮像素子と上記レンズとの間に設けられて上記フレームに接合されるカバーガラスとを具備する撮像装置である。これにより、撮像素子を収容する撮像素子パッケージへのレンズユニットの取付けの際に光学調芯を不要にするという作用をもたらす。

本技術によれば、撮像素子パッケージに対するレンズユニットの取付けを容易にすることができるという優れた効果を奏し得る。

本技術の第１の実施の形態における撮像素子パッケージの断面構成の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるフレーム３００の外観構成の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像装置の断面構成の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子パッケージの組立フローの一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像素子パッケージの断面構成の一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における撮像素子パッケージの断面構成の一例を示す図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（金属プレートを上下から挟んだ枠体を基板とカバーガラスの間に接合した例）
２．第２の実施の形態（上側の枠体を削除した例）
３．第３の実施の形態（下側の枠体を撮像素子に接合した例）

＜１．第１の実施の形態＞
［撮像素子パッケージの構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子パッケージの断面構成の一例を示す図である。この撮像素子パッケージは、基板１００の上に撮像素子２００を収容し、撮像素子２００の周辺を取り囲むようにフレーム３００を接合し、上面にカバーガラス４００を接合している。

基板１００は、撮像素子パッケージのベースとなる部分であり、例えばセラミック材質により形成される。この基板１００には、撮像素子２００と接続する回路パターンが配線されている。

撮像素子２００は、イメージセンサであり、受光面において受光した光の量に応じた電荷を光電変換により発生し、電気信号として出力するものである。この撮像素子２００としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが挙げられる。この図において、上側が受光面であり、撮像素子２００は受光面とは異なる裏面において基板１００と接合される。この接合部分にはダイボンド材２０２が用いられる。

撮像素子２００と基板１００との間はボンディングワイヤ２９０によって電気的に接続される。このボンディングワイヤ２９０は、撮像素子２００のパッドと基板１００の端子との間を接続するものである。

フレーム３００は、撮像素子パッケージのフレームである。このフレーム３００は、撮像素子２００の周辺を取り囲むように基板１００に接合される。この第１の実施の形態におけるフレーム３００は、金属プレート３３０を枠体３１０および３２０によって上下から挟んだ構造を有する。枠体３２０と基板１００との間はフレーム接着樹脂３０２により接合される。

カバーガラス４００は、撮像素子２００の受光面の側に設けられた板状のガラスである。この第１の実施の形態では、枠体３１０とカバーガラス４００との間がシール樹脂３０１により接合される。

［フレームの構成］
図２は、本技術の第１の実施の形態におけるフレーム３００の外観構成の一例を示す図である。同図のａはフレーム３００の断面図を示している。同図のｂはフレーム３００の上面図を示している。

この第１の実施の形態において、フレーム３００は、金属プレート３３０を枠体３１０および３２０によって上下から挟んだ構造を有している。枠体３１０および３２０の内側に撮像素子２００が収まる空洞３３９を有している。

金属プレート３３０は金属性の材料からなる。この金属プレート３３０としては、例えば、銅材や鉄材などが考えられる。特に、金属プレート３３０を銅材にすることにより、撮像素子２００に対する磁気による悪影響を低減することができる。このとき、特に、金属プレート３３０の厚みとして、０．２ミリメートル以上あることが望ましい。

また、金属プレート３３０は、レンズホルダを固定するためのネジ穴３３１を有している。このネジ穴３３１においてネジを締結することにより、レンズホルダを固定することができる。

枠体３１０および３２０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を金属プレート３３０とともに封止成形することにより製造される。その製法自体は公知の封止成形方法と同様のものを利用することができる。

［撮像装置の構成］
図３は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置の断面構成の一例を示す図である。この図では、図１において説明した撮像素子パッケージの上部にレンズホルダ５００を実装することを想定している。

レンズホルダ５００は、レンズ５１０を有しており、撮像素子２００の受光面に対して物体からの像を結像させるものである。このレンズホルダ５００は、前述のネジ穴３３１の各々に対応するネジ穴を備えており、それぞれネジ５０１によって締結することによって金属プレート３３０に取り付けることができる構造になっている。

すなわち、金属プレート３３０のネジ穴３３１とレンズホルダ５００のネジ穴を合わせて設けておくことにより、ネジ５０１を締結するだけで撮像素子パッケージに対するレンズホルダ５００の取付けを精度高く実施することができる。

［撮像素子パッケージの組立フロー］
図４は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子パッケージの組立フローの一例を示す図である。

まず、同図のａのように、基板１００の上に撮像素子２００を固定する。このとき、撮像素子２００は受光面とは異なる裏面において基板１００と接合される。この接合部分にはダイボンド材２０２が用いられる。

次に、同図のｂのように、撮像素子２００のパッドと基板１００の端子との間を、ボンディングワイヤ２９０によって電気的に接続する。

そして、同図のｃのように、基板１００の上にフレーム３００をマウントする。このマウントの接合部分にはフレーム接着樹脂３０２が用いられる。このフレーム３００をマウントする際、撮像素子２００の受光面と金属プレート３３０のネジ穴３３１とのあおりの調整を行うことにより、金属プレート３３０と撮像素子２００の平行度が確保される。なお、フレーム３００は、前述のように、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を金属プレート３３０とともに予め封止成形することにより製造されたものである。

最後に、同図のｄのように、フレーム３００の上部にカバーガラス４００をマウントして接合する。この接合部分にはシール樹脂３０１が用いられる。フレーム３００のマウントの際に撮像素子２００の受光面と金属プレート３３０のネジ穴３３１とのあおりの調整を行うことにより、カバーガラス４００の上面と撮像素子２００の上面の平行度が確保された撮像素子パッケージとなる。すなわち、このような撮像素子パッケージとすることにより、レンズホルダ５００の取付け時に特別な光学調芯を行うことなく、ネジ５０１を締結するだけで、撮像素子パッケージに対するレンズホルダ５００の取付けを精度高く実施することができる。

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、あおり調整した金属プレート３３０を埋め込んだフレーム３００を接合する構造により、レンズホルダ５００の取付け時の光学調芯を不要とすることができる。

また、この第１の実施の形態によれば、フレーム３００に金属プレート３３０を設けたことにより、撮像素子パッケージの内部の熱を、金属プレート３３０を介してレンズホルダ５００に放熱することができる。このように、多岐に撮像素子パッケージの外部へ放熱させることにより、発生した熱の伝導性が向上し、撮像素子２００の放熱性を向上させることができる。

また、この第１の実施の形態によれば、撮像素子２００の上方に金属プレート３３０を配置した構造とすることにより、外部の部品から発生する磁気から撮像素子２００を保護することができる。この磁気からの保護効果を得るためには、金属プレート３３０を銅材により形成し、厚さ０．２ミリメートル以上とすることが好ましい。

さらに、この第１の実施の形態によれば、金属プレート３３０をボンディングワイヤ２９０の上面に配置した構造とすることにより、ボンディングワイヤ２９０に反射した光線により発生するフレアを防ぐことができる。このフレア防止のためには、金属プレート３３０をメッキ処理しておくことが好ましい。

＜２．第２の実施の形態＞
［撮像素子パッケージの構成］
図５は、本技術の第２の実施の形態における撮像素子パッケージの断面構成の一例を示す図である。同図のａはフレーム３００の断面図を示している。同図のｂは撮像素子パッケージの断面図を示している。

この第２の実施の形態におけるフレーム３００は、金属プレート３３０の下部に枠体３２０を有しているが、第１の実施の形態のような枠体３１０は有していない。この第２の実施の形態では、カバーガラス４００をマウントする際、金属プレート３３０とカバーガラス４００を直接、シール樹脂３０３によって接合する。これにより、撮像素子パッケージを薄型化することができる。

このように、本技術の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態における枠体３１０を削除して、金属プレート３３０とカバーガラス４００を直接接合することにより、撮像素子パッケージを薄型化することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
［撮像素子パッケージの構成］
図６は、本技術の第３の実施の形態における撮像素子パッケージの断面構成の一例を示す図である。同図のａはフレーム３００の断面図を示している。同図のｂは撮像素子パッケージの断面図を示している。

この第３の実施の形態におけるフレーム３００は、第１の実施の形態と比べて、金属プレート３３０の下部の枠体３４０の形状が異なっている。フレーム３００をボンディングする際には、基板１００との接合に代えて、撮像素子２００の上面にシール樹脂３０４によって接合する。これにより、発熱源となる撮像素子２００の熱を撮像素子パッケージの外部へ効率的に放熱することができる。

なお、この例では、フレーム３００を基板１００にボンディングしない構造について説明したが、撮像素子２００への接合に加えて、第１の実施の形態と同様に、基板１００への接合も併せて行うようにしてもよい。

このように、本技術の第３の実施の形態によれば、フレーム３００を撮像素子２００に接合することにより、撮像素子２００において発生した熱を効率的に放熱することができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）入射光を受光する受光面を有する撮像素子と、
前記撮像素子の前記受光面の裏面において前記撮像素子を固定する基板と、
レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、前記撮像素子の周辺を取り囲むように前記基板に接合されたフレームと
を具備する撮像素子パッケージ。
（２）前記フレームは、前記ネジ穴を有する金属プレートと、前記基板に接合するための枠体とを備える
前記（１）に記載の撮像素子パッケージ。
（３）前記金属プレートは、材質として銅を含む前記（２）に記載の撮像素子パッケージ。
（４）前記金属プレートは、厚さが０．２ミリメートル以上である前記（２）に記載の撮像素子パッケージ。
（５）前記枠体は、前記撮像素子に接合する前記（２）に記載の撮像素子パッケージ。
（６）前記フレームは、前記基板への接合に代えて、前記撮像素子に接合する前記（１）に記載の撮像素子パッケージ。
（７）前記撮像素子の前記受光面の側に設けられて前記フレームに接合されるカバーガラスをさらに具備する前記（１）に記載の撮像素子パッケージ。
（８）前記フレームは、前記ネジ穴を有する金属プレートと、前記基板に接合するための枠体とを備える
前記（７）に記載の撮像素子パッケージ。
（９）前記カバーガラスは、前記枠体に接合する前記（８）に記載の撮像素子パッケージ。
（１０）前記カバーガラスは、前記金属プレートに接合する前記（８）に記載の撮像素子パッケージ。
（１１）入射光を受光する受光面を有する撮像素子と、
前記撮像素子の前記受光面の裏面において前記撮像素子を固定する基板と、
前記撮像素子の前記受光面の側に設けられるレンズを有するレンズホルダと、
前記レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、前記撮像素子の周辺を取り囲むように前記基板に接合されたフレームと、
前記撮像素子と前記レンズとの間に設けられて前記フレームに接合されるカバーガラスと
を具備する撮像装置。

１００ 基板
２００ 撮像素子
２０２ ダイボンド材
２９０ ボンディングワイヤ
３００ フレーム
３０１、３０３、３０４ シール樹脂
３０２ フレーム接着樹脂
３１０、３２０、３４０ 枠体
３３０ 金属プレート
３３１ ネジ穴
４００ カバーガラス
５００ レンズホルダ
５０１ ネジ
５１０ レンズ

Claims (11)

1. 入射光を受光する受光面を有する撮像素子と、
   前記撮像素子の前記受光面の裏面において前記撮像素子を固定する基板と、
   レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、前記撮像素子の周辺を取り囲むように前記基板に接合されたフレームと
   を具備する撮像素子パッケージ。
2. 前記フレームは、前記ネジ穴を有する金属プレートと、前記基板に接合するための枠体とを備える
   請求項１記載の撮像素子パッケージ。
3. 前記金属プレートは、材質として銅を含む請求項２記載の撮像素子パッケージ。
4. 前記金属プレートは、厚さが０．２ミリメートル以上である請求項２記載の撮像素子パッケージ。
5. 前記枠体は、前記撮像素子に接合する請求項２記載の撮像素子パッケージ。
6. 前記フレームは、前記基板への接合に代えて、前記撮像素子に接合する請求項１記載の撮像素子パッケージ。
7. 前記撮像素子の前記受光面の側に設けられて前記フレームに接合されるカバーガラスをさらに具備する請求項１記載の撮像素子パッケージ。
8. 前記フレームは、前記ネジ穴を有する金属プレートと、前記基板に接合するための枠体とを備える
   請求項７記載の撮像素子パッケージ。
9. 前記カバーガラスは、前記枠体に接合する請求項８記載の撮像素子パッケージ。
10. 前記カバーガラスは、前記金属プレートに接合する請求項８記載の撮像素子パッケージ。
11. 入射光を受光する受光面を有する撮像素子と、
    前記撮像素子の前記受光面の裏面において前記撮像素子を固定する基板と、
    前記撮像素子の前記受光面の側に設けられるレンズを有するレンズホルダと、
    前記レンズホルダを固定するためのネジ穴を有して、前記撮像素子の周辺を取り囲むように前記基板に接合されたフレームと、
    前記撮像素子と前記レンズとの間に設けられて前記フレームに接合されるカバーガラスと
    を具備する撮像装置。

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