JP2015033101A - Solid imaging device and electronic camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラに関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device and an electronic camera using the same.
固体撮像装置の一例として、下記特許文献1の図4には、光通過孔の形成された配線基板と、この配線基板の一方の面に前記光通過孔を閉塞するように接着剤で接着されたカバーガラスと、前記配線基板の他方の面に前記光通過孔を閉塞するようにバンプ接合された固体撮像素子(ベアチップ撮像素子)とから構成された撮像部が、開示されている。
As an example of the solid-state imaging device, FIG. 4 of
しかし、前記従来の固体撮像装置では、ベアチップ撮像素子の撮像領域とカバーガラスとの間の間隔が、バンプ接合の高さ、配線基板の厚さ及び前記接着剤の厚さによって定まるため、その間隔を大きくすることは困難であった。したがって、前記従来の固体撮像装置では、カバーガラス上の異物やキズ等の撮像性能に対する影響が大きかった。 However, in the conventional solid-state imaging device, the interval between the imaging region of the bare chip imaging element and the cover glass is determined by the height of bump bonding, the thickness of the wiring board, and the thickness of the adhesive, and therefore the interval It was difficult to increase the size. Therefore, in the conventional solid-state imaging device, the influence on the imaging performance such as foreign matter and scratches on the cover glass is large.
また、固体撮像装置において省スペース化が要請されることは、言うまでもない。 Needless to say, space saving is required in the solid-state imaging device.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮像領域を覆う透光性部材上の異物やキズ等の撮像性能に対する影響を低減しつつ、省スペース化を図ることができる固体撮像装置、及び、これを用いた電子カメラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and solid-state imaging capable of saving space while reducing the influence on foreign matter, scratches, and other imaging performance on a translucent member covering the imaging region. An object is to provide an apparatus and an electronic camera using the same.
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第1の態様による固体撮像装置は、撮像領域を有する半導体チップと、少なくとも前記撮像領域と対応する領域に開口部を有し、前記半導体チップにおける前記撮像領域側の面に接合された配線基板と、前記開口部を覆うように配置され、前記配線基板の前記半導体チップとは反対側の面に対して固定された透光性部材と、前記配線基板と前記透光性部材との間に配置され、前記配線基板に電気的に接続された電子部品と、を備えたものである。 The following aspects are presented as means for solving the problems. A solid-state imaging device according to a first aspect includes a semiconductor chip having an imaging region, a wiring board having an opening at least in a region corresponding to the imaging region, and bonded to a surface of the semiconductor chip on the imaging region side; A translucent member disposed to cover the opening and fixed to a surface of the wiring board opposite to the semiconductor chip, and disposed between the wiring board and the translucent member. And an electronic component electrically connected to the wiring board.
第2の態様による固体撮像装置は、前記第1の態様において、前記電子部品が表面実装部品であるものである。 In the solid-state imaging device according to the second aspect, in the first aspect, the electronic component is a surface-mounted component.
第3の態様による固体撮像装置は、前記第1又は第2の態様において、前記透光性部材に、前記電子部品と電気的に接続された導電層が形成されたものである。 In the solid-state imaging device according to the third aspect, in the first or second aspect, a conductive layer electrically connected to the electronic component is formed on the translucent member.
第4の態様による固体撮像装置は、前記第3の態様において、前記導電層は、前記透光性部材における前記撮像領域と対応する領域の周囲に枠状に、遮光材料で形成されたものである。 The solid-state imaging device according to a fourth aspect is the solid-state imaging device according to the third aspect, wherein the conductive layer is formed of a light shielding material in a frame shape around a region corresponding to the imaging region in the translucent member. is there.
第5の態様による電子カメラは、前記第1乃至第4のいずれかの態様による固体撮像装置を備えたものである。 An electronic camera according to a fifth aspect includes the solid-state imaging device according to any one of the first to fourth aspects.
本発明によれば、撮像領域を覆う透光性部材上の異物やキズ等の撮像性能に対する影響を低減しつつ、省スペース化を図ることができる固体撮像装置、及び、これを用いた電子カメラを提供することができる。 According to the present invention, a solid-state imaging device capable of saving space while reducing the influence on the imaging performance of foreign matters and scratches on a translucent member covering the imaging region, and an electronic camera using the same Can be provided.
以下、本発明による固体撮像装置及び電子カメラについて、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a solid-state imaging device and an electronic camera according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像装置1を模式的に示す概略平面図である。図2は、図1中のA−A’線に沿った概略断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic plan view schematically showing the solid-
本実施の形態による固体撮像装置1は、撮像領域2aを有する半導体チップ2と、配線基板3と、透光性部材としての透光性板4とを備えている。
The solid-
本実施の形態では、半導体チップ2は、チップとして構成されたCMOS、CCD等のイメージセンサであり、撮像領域2aには複数の画素(図示せず)が2次元状に配置されている。半導体チップ2は、透光性板4を介して撮像領域2aに入射した入射光を光電変換して、画像信号を出力する。半導体チップ2には、例えば、前記画素を駆動して画像信号を読み出す読み出し回路(図示せず)や、出力信号を処理する処理回路(例えば、AD変換回路等)を搭載してもよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、半導体チップ2の基板材料はシリコンとされ、半導体チップ2はいわゆるシリコンチップとなっている。もっとも、本発明では、半導体チップ2の基板材料は必ずしもシリコンに限定されるものではない。
In the present embodiment, the substrate material of the
本実施の形態では、配線基板3として、フレキシブル配線基板が用いられている。配線基板3は、少なくとも半導体チップ2の撮像領域2aと対向する領域に形成された開口部3aを有している。配線基板3は、外周部に外部接続端子3bを有している。また、配線基板3には、配線(図示せず)や、後述する電子部品としての表面実装部品(SMD(Surface Mount Device))5が搭載されている。配線基板3には、表面実装部品5以外に、他の表面実装部品やその他の電子部品を搭載してもよい。
In the present embodiment, a flexible wiring board is used as the
半導体チップ2の外周付近の上面(撮像領域2a側の面)に電極パッド2bが形成され、配線基板3における開口部3aの周囲の下面に電極パッド(図示せず)が形成され、それらの間がAuスタッドバンプ、半田バンプ又はAuメッキバンプ等のバンプ6によって電気的に接続されている。半導体チップ2の外周付近と配線基板3における開口部3aの周囲との間(バンプ6の付近を含む)には、開口部3aの全周に渡って接着剤7が形成され、これにより、それらの間が接着されて、撮像領域2aと透光性板4との間の空間の気密性が保たれるようになっている。また、接着剤7によって、バンプ6による接合が補強されている。
An
なお、前記電極パッド間の接合は、バンプ6による接合に限らず、例えば、バンプ6による接合に代えてあるいはバンプ6による接合と共に、前記電極パッド間をACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜)で接合してもよい。
Note that the bonding between the electrode pads is not limited to the bonding by the
透光性板4は、配線基板3の上面(配線基板3の側と反対側の面)側において配線基板3の開口部3aを覆うように配置され、配線基板3の上面に対して固定されている。配線基板3における開口部3aの周囲の上面と透光性板4との間には、表面実装部品5が配置され、表面実装部品5がスペーサとしての役割を担っている。本実施の形態では、配線基板3における開口部3aの周囲の上面と透光性板4との間(表面実装部品5の付近を含む)には、接着剤8が形成されている。これにより、透光性板4が配線基板3の上面に対して固定されている。接着剤8は、配線基板3における開口部3aの全周に渡って設けられ、撮像領域2aと透光性板4との間の空間の気密性が保たれるように、透光性板4と配線基板3との間が封止されている。
The
透光性板4の材料としては、例えば、α線対策のガラス(α線の放出量を十分に低減したガラス)や、光学ローパスフィルタである水晶などを使用することができる。
As a material of the
図3は、表面実装部品5の一例を示す概略斜視図である。本例では、表面実装部品5は、直方体状に構成され、一方側において5面に渡って形成された電極5aと、他方側において5面に渡って形成された電極5bとを有している。表面実装部品5の具体例として、例えば、チップ型コンデンサ、チップ型インダクタ、チップ型抵抗などを挙げることができる。なお、表面実装部品5としては、2つの電極を両側に有する部品のみならず、例えば、3つの電極を有する3端子貫通型コンデンサなどでもよい。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the surface-mounted
図面には示していないが、表面実装部品5の各電極は、半田等により配線基板3の配線等に電気的に接続されている。
Although not shown in the drawing, each electrode of the
例えば、表面実装部品5としてコンデンサを用い、配線のノイズ低減のために、このコンデンサをバイパスコンデンサとして用いてもよい。この場合、表面実装部品5としてのコンデンサを、ノイズ発生源となる半導体チップ2の端子(電極パッド2b)近傍の電源ラインと接地ラインをバイパスするように配置する。これにより、ノイズ発生源となる電流を端子近傍に閉じ込めることによって、周辺の端子へのノイズの拡大を抑制することができる。この場合、表面実装部品5としてのバイパスコンデンサは、半導体チップ2に近接した位置へ配置することが好ましく、具体的には、配線基板3の外部引き出し配線上において、半導体チップ2の出力端子から5mm以内の位置に配置することが好ましく、半導体チップ2の出力端子から1mm以内の位置に配置することがより好ましい。
For example, a capacitor may be used as the
以上の理由より、バイパスコンデンサは、表面実装部品5の好適な利用例である。勿論、ノイズ低減のためにコンデンサ以外にインダクタや抵抗を組み合わせてもよく、表面実装部品5として、インダクタや抵抗を用いてもよい。また、表面実装部品5として、3端子貫通型のバイパスコンデンサを使用して、高周波でも低損失で低ノイズとなるようにしてもよい。
For the above reasons, the bypass capacitor is a preferred example of use of the
ところで、撮像領域2aの表面と透光性板4との間の距離が狭いと、透光性板4の異物やキズが撮像領域2aの表面に高コントラストで投影されて、撮像画像に写ってしまい、透光性板4上の異物やキズの影響が大きくなってしまう。このため、許容される異物やキズの規格がシビアのものとなってしまう結果、当該固体撮像装置の歩留りが低下して、コストアップを免れない。
By the way, when the distance between the surface of the
これに対し、本実施の形態によれば、配線基板3と透光性板4との間に表面実装部品5が配置され、表面実装部品5がスペーサとして機能するため、透光性板4と半導体チップ2の撮像領域2aとの間の距離を大きくすることができる。したがって、透光性板4上の異物やキズ等の撮像性能に対する影響を低減することができ、許容される透光性板4上のゴミ等の異物やキズの規格が緩和され、透光性板4や固体撮像装置1の歩留りが向上して、コスト低減を図ることができる。 また、本実施の形態によれば、表面実装部品5がスペーサとして機能するため、配線基板3と透光性板4との間に特別なスペーサ部材を配置させる必要がないため、部品点数を減らすことができ、この点からもコスト低減を図ることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the
さらに、本実施の形態によれば、配線基板3に電気的に接続された表面実装部品5が、配線基板3と透光性板4との間に配置されているので、配線基板3と透光性板4との間のスペースが表面実装部品5の配置スペースとして有効に活用される。したがって、本実施の形態によれば、表面実装部品5を配線基板3上の他所に配置する場合に比べて、配線基板3の面積を狭めることができ、省スペース化を図ることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
本実施の形態では、配線基板3としてフレキシブル配線基板が用いられている。したがって、配線基板3が柔軟性を有しているので、半導体チップ2と配線基板3との間に熱膨張係数(線熱膨張係数)差があっても、環境温度変化によるバイメタル効果に起因する応力による半導体チップ2の撮像面(撮像領域2a)の反りが緩和される。また、本実施の形態では、同様に、配線基板3と透光性板4との間についても熱膨張係数差によって環境温度変化による応力が発生するが、表面実装部品5により配線基板3と透光性板4との間の間隔が広げられた状態で、表面実装部品5の存在しない箇所において配線基板3と透光性板4との間に設けられる接着剤8の厚さが、厚くなる。したがって、本実施の形態によれば、接着剤8による応力の緩和効果が高まるので、配線基板3の反りひいては半導体チップ2の撮像面(撮像領域2a)の反りが、緩和される。
In the present embodiment, a flexible wiring board is used as the
もっとも、本発明は、配線基板3は、ガラスエポキシ基板やビルドアップ基板などのリジッド配線基板でもよい。その場合、リジッド配線基板の材料は、特に限定されず、ガラスエポキシ、アルミナなどのセラミック、ガラス等でもよい。
However, in the present invention, the
[第2の実施の形態]
図4は、本発明の第2の実施の形態による電子カメラ100を模式的に示す概略断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing an
本実施の形態による電子カメラ100のボディ101内には、前記第1の実施の形態による固体撮像装置1が組み込まれている。本実施の形態による電子カメラ100は、一眼レフレックス型の電子スチルカメラとして構成されているが、前記第1の実施の形態による固体撮像装置1は、他の電子スチルカメラやビデオカメラや携帯電話機に搭載されたカメラ等の種々の電子カメラに組み込んでもよい。
The solid-
本実施の形態による電子カメラ100では、ボディ101には交換式の撮影レンズ102が装着されている。撮影レンズ102を通過した被写体光はクイックリターンミラー103で上方に反射されてスクリーン104上に結像する。スクリーン104に結像した被写体像はペンタダハプリズム105から接眼レンズ106を通してファインダ観察窓107から観察される。クイックリターンミラー103は図示しないレリーズ釦が全押しされると上方に跳ね上がり、撮影レンズ102からの被写体像が前述した固体撮像装置1に入射する。
In
固体撮像装置1が、ブラケット(図示せず)及び位置調整機構(図示せず)等を介してボディ101に取り付けられることで、固体撮像装置1がボディ101内に位置決めして固定されている。
The solid-
本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態による固体撮像装置1が用いられているので、コスト低減、高画質化及び小型化を図ることができる。
According to the present embodiment, since the solid-
[第3の実施の形態]
図5は、本発明の第3の実施の形態による固体撮像装置21を模式的に示す一部概略平面図であり、図1に対応している。図6は、図5中のB−B’線に沿った概略断面図であり、図2に対応している。図5及び図6では、一部の配線等3c〜3kも記載している。図5及び図6において、図1及び図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a partial schematic plan view schematically showing a solid-
本実施の形態が前記第1の実施の形態と基本的に異なる所は、透光性板4の図6中の下面に導電層4aが形成され、透光性板4が配線基板となっている点である。
This embodiment is basically different from the first embodiment in that a
具体的には、本実施の形態においても、表面実装部品5は、図3に示すようなコンデンサであって、バイパスコンデンサとして用いられている。しかし、本実施の形態では、一部の表面実装部品5の一方側電極は、透光性板4の下面の導電層4aを経由することなく、配線基板3のGND配線(接地配線)と電気的に接続されているが、残りの表面実装部品5の一方側電極は、透光性板4の下面の導電層4aを経由して、配線基板3のGND配線と電気的に接続されている。透光性板4の下面の導電層4aは、前記一部の表面実装部品5の前記一方側電極が配線基板3のGND配線と電気的に接続されることにより、GND配線となっている。
Specifically, also in the present embodiment, the surface-mounted
すなわち、本実施の形態では、各表面実装部品5の一方側電極は、その上面が透光性板4の下面の導電層4aに半田付けされることによって、導電層4aに電気的に接続されている。配線基板3の上面のGND配線(接地配線)3cが、配線基板3の貫通ビア3d、下面のGND配線3e、貫通ビア3f及び上面のGND配線3gを介して、1つの表面実装部品5の一方側電極に電気的に接続されている。配線基板3の上面のGND配線3gは、前記1つの表面実装部品5の前記一方側電極の下面に半田付けされている。同様に、配線基板3のGND配線(図示せず)がいくつかの表面実装部品5の一方側電極に、電気的に接続されている。なお、配線基板3の下面のGND配線3eは、バンプ6を介して、半導体チップ2の1つの電極パッド2bに電気的に接続されている。
That is, in the present embodiment, the one side electrode of each
各表面実装部品5の他方電極は、配線基板3の電源配線に電気的に接続されている。例えば、1つの表面実装部品5の他方電極は、配線基板3の上面の電源配線3hに半田付けされることによって、電源配線3hに電気的に接続されている。また、他の1つの表面実装部品5の他方電極は、配線基板3の上面の電源配線3iに半田付けされることによって、電源配線3iに電気的に接続されている。なお、配線基板3の上面の電源配線3iは、貫通ビア3j、下面の電源配線3k及びバンプ6を介して、半導体チップ2の他の1つの電極パッド2bに電気的に接続されている。
The other electrode of each
本実施の形態では、このような電気的接続によって、各表面実装部品5がバイパスコンデンサとして機能するようになっている。
In the present embodiment, such an electrical connection allows each
なお、透光性板4上の導電層4aは、表面実装部品5との半田付け領域のみ開口された保護膜でコートすることが好ましい。この場合、導電層4aの耐熱性や耐湿性が向上し、信頼性が向上する。
The
そして、本実施の形態では、導電層4aは、透光性板4における撮像領域2aと対応する領域の周囲に枠状に、遮光材料で形成されている。導電層4aの材料としては、例えば、銅メッキ配線や、Agペーストのスクリーン印刷や、インクジェットプリントによる導電層などが挙げられる。
And in this Embodiment, the
本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。本実施の形態による固体撮像装置21は、前記第2の実施の形態による電子カメラ100において、固体撮像装置1の代わりに用いることができる。
According to the present embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained. The solid-
また、本実施の形態によれば、透光性板4に、表面実装部品5と電気的に接続された導電層4aが形成されているので、配線引き回しの自由度が向上し、電気特性が向上する。例えば、本実施例ではGND配線が強化され、電気的ノイズが低減して信号品質が向上し、画質が向上する。本発明では、例えば、透光性板4に貫通ビアを形成して透光性板4の両面に導電層を形成してもよく、この場合には、更に配線引き回しの自由度が向上する。
Further, according to the present embodiment, since the
さらに、本実施の形態によれば、導電層4aは、透光性板4における撮像領域2aと対応する領域の周囲に枠状に遮光材料で形成され、遮光マスクとしても機能するので、半導体チップ2の撮像領域2a以外への迷光が遮光され、前記迷光に起因する電気的及び光学的ノイズが低減し、画質が向上する。もっとも、本発明では、導電層4aは、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの遮光性を有していない導電層でもよい。
Furthermore, according to the present embodiment, the
本実施の形態では、前述したように、透光性板4に形成された導電層4aがGND配線となっているが、本発明では、導電層4aの用途はGND配線に限らないし、透光性板4に異なる機能を有する複数の配線を形成してもよい。
In the present embodiment, as described above, the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
例えば、本発明では、配線基板3と半導体チップ2との間に、表面実装部品5に代えて、他の電子部品を配置させてもよい。
For example, in the present invention, another electronic component may be disposed between the
1,21 固体撮像装置
2 半導体チップ
2a 撮像領域
3 配線基板
3a 開口部
4 透光性板(透光性部材)
5 表面実装部品(電子部品)
DESCRIPTION OF
5 Surface mount components (electronic components)
Claims (5)
少なくとも前記撮像領域と対応する領域に開口部を有し、前記半導体チップにおける前記撮像領域側の面に接合された配線基板と、
前記開口部を覆うように配置され、前記配線基板の前記半導体チップとは反対側の面に対して固定された透光性部材と、
前記配線基板と前記透光性部材との間に配置され、前記配線基板に電気的に接続された電子部品と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 A semiconductor chip having an imaging region;
A wiring board having an opening at least in a region corresponding to the imaging region and bonded to a surface of the semiconductor chip on the imaging region side;
A translucent member disposed so as to cover the opening and fixed to a surface of the wiring board opposite to the semiconductor chip;
An electronic component disposed between the wiring board and the translucent member and electrically connected to the wiring board;
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