JP3417225B2 - 固体撮像装置とそれを用いたカメラ - Google Patents

固体撮像装置とそれを用いたカメラ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置とそ
れを用いたカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置は、高い電気的特性と共に
光学的特性を要求され、従って、その中核を成す固体撮
像素子は機械的精度の高い特殊なパッケージに納める必
要があるが、それと共に非常に多くの周辺回路を必要と
するので、従来においては、周辺回路を成すICチップ
その他の電子部品は固体撮像素子収納パッケージとは全
く別個のプリント基板に搭載していた。図13は撮像装
置の概略構成を示すブロック構成図であり、図におい
て、CCDはCCD型固体撮像素子、S/Hはサンプル
ホールド回路、A/DはA/Dコンバータ、DSPはカ
ラー信号処理部、V.DRVはVドライブ、TGはタイ
ミングゼネレータ、RAMはカラー信号処理部に接続さ
れたランダムアクセスメモリ、CONTは同じくカラー
信号処理部に接続されたマイクロコンピュータである。
【0003】ここで、周辺回路として絶対に必要な回路
を正確に述べると、ディジタルタイプの場合、1.サン
プルホールド回路、2.タイミング発生回路、3.CC
D型固体撮像素子クロックドライバ(所謂V−DRIV
ER等)、4.AGC(AutoGain Control )回路、
5.クロック発生回路(水晶発振子等)、6.A/Dコ
ンバータ、7.ディジタルカメラプロセス回路、8.D
/Aコンバータ、9.コンポージットTVエンコーダ、
10.IEEE1394,FDDI,FiberCha
nnel等のディジタル通信ペリフェラル回路、11.
DC−DCコンバータである。
【0004】また、アナログタイプの場合、上記ディジ
タルタイプの1.サンプルホールド回路、2.タイミン
グ発生回路、3.CCD型固体撮像素子クロックドライ
バ(所謂V−DRIVER等)、4.AGC(Auto Gai
n Control )回路、5.クロック発生回路(水晶発振子
等)、9.コンポージットTVエンコーダ、11.DC
−DCコンバータと、12.カメラプロセス回路であ
る。
【0005】図14は固体撮像装置の従来例の一つを示
す構成図である。図14において、aはCCD型固体撮
像素子、bはレンズ部、cは固体撮像素子搭載基板、d
はフレキシブル基板で、固体撮像素子搭載基板cと、例
えばガラスエポキシ樹脂からなるIC搭載基板eとの間
を接続する。fは該IC搭載基板eに搭載されたIC、
gは該IC搭載基板eのピンジャックである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図14に示
す従来の固体撮像装置によれば、小型化の要請に応える
ことに限界があった。というのは、固体撮像装置、そし
てそれを用いたカメラは用途が多岐に渡り、例えば放送
局用等の業務用カメラ等には小型化の要請はさほど強く
ないが、家庭用カメラ等には小型化の要請が極めて強
い。また、用途の拡大に伴って重要なのは小型化の外に
低価格化の要求である。
【0007】しかるに、図14に示すような固体撮像装
置の場合、固体撮像素子搭載基板cと、IC搭載基板e
と、その両者を繋ぐフレキシブル基板dを必要とし、各
々がそれぞれ独自に無視できない面積を占有するので、
小型化が難しい。そして、基板として多種類のものを使
用し、その間の接続作業には工数がかかるので、製造コ
ストが高く、低価格化が制約される。
【0008】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、固体撮像装置及びそれを用いたカメ
ラの小型化及び低価格化を図ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明固体撮像装置は、
パッケージと、該パッケージの外底面側に設けられた固
体撮像素子と、上記パッケージの内底面側に設けられ、
上記固体撮像素子とはパッケージの多層配線を介して接
続されたところの周辺回路を成す1又は複数のベアのI
Cと、を備えたことを特徴とする。
【0010】従って、本発明固体撮像装置によれば、パ
ッケージの一方の側に固体撮像素子を他方の側に周辺回
路を成すICを設け、固体撮像素子・IC間に必要な電
気的接続をパッケージの配線により為すことができるの
で、より高い集積密度を以て固体撮像素子、周辺回路を
成すIC等を実装することができる。
【0011】本発明カメラは、上記本発明固体撮像装置
を用いてなることを特徴とするものである。従って、本
発明カメラによれば、カメラの中核を成す撮像手段とし
て上記本発明固体撮像装置を用いるので、必然的に小型
化、低価格化を図ることができる。
【0012】また、信号線が従来よりも短かくできるの
で、ノイズの発生、侵入が生じにくくなり、電気的特性
も向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形
態を示すものである。
【0014】図面において、1は基板で、例えばセラミ
ック配線基板からなり、2は該基板1の裏面の周縁部に
一体に形成された周壁である。3は基板1の表面の略中
央部に搭載された例えばCCD型固体撮像素子で、その
電極と基板1表面の配線膜とはワイヤ4を介して接続さ
れている。5はディスクリート部品で、本実施の形態で
は基板1の表側の面に搭載されている。しかし、後述す
るIC(6)と同様に裏面に搭載するようにしても良
い。
【0015】6は上記基板1裏面の周壁2より内側部分
に搭載されたベア(封止されていない状態)のICで、
1乃至複数個ある。該ベアのIC6の各電極は基板1裏
面に形成された配線膜とワイヤ4を介して電気的に接続
されている。7は該基板1裏面の周壁2内にポッティグ
により充填された封止樹脂で、該樹脂7により上記ベア
のIC6が封止されている。尚、基板1の裏面側にもデ
ィスクリート部品5を搭載し、ベアのIC6と共に上記
封止樹脂7で封止するようにしても良い。
【0016】8は基板1の表側に搭載された固体撮像素
子3、ディスクリート部品5等を外部から遮蔽する遮光
ケースで、非透明部材からなり、下周端を接着剤9を介
して基板1表面の周縁部に固定されており、10はその
頭部中央に形成された光透過用孔で、封止用透明板11
により閉塞されている。
【0017】本固体撮像装置においては、ベアのIC6
及びディスクリート部品5等により周辺回路が構成され
ている。具体的には、ディジタルタイプの場合、1.サ
ンプルホールド回路、2.タイミング発生回路、3.C
CD型固体撮像素子クロックドライバ(所謂V−DRI
VER等)、4.AGC(Auto Gain Control )回路、
5.クロック発生回路(水晶発振子等)、6.A/Dコ
ンバータ、7.ディジタルカメラプロセス回路、8.D
/Aコンバータ、9.コンポージットTVエンコーダ、
10.IEEE1394,FDDI,Fiber Ch
annel等のディジタル通信ペリフェラル回路、1
1.DC−DCコンバータである。
【0018】また、アナログタイプの場合、上記ディジ
タルタイプの1.サンプルホールド回路、2.タイミン
グ発生回路、3.CCD型固体撮像素子クロックドライ
バ(所謂V−DRIVER等)、4.AGC(Auto Gai
n Control )回路、5.クロック発生回路(水晶発振子
等)、9.コンポージットTVエンコーダ、11.DC
−DCコンバータと、12.カメラプロセス回路であ
る。
【0019】このような固体撮像装置によれば、セラミ
ック配線基板からなる基板1の表側に固体撮像素子3及
びその周辺回路を成すディスクリート部品5とが搭載さ
れ、該基板1の裏側に固体撮像素子3の周辺回路を成す
ベアのIC6が搭載されており、固体撮像素子3・ディ
スクリート部品5・ベアのIC6相互の電気的接続は基
板1自身に形成されている配線膜(スルーホールによる
配線膜も含む)を通じて為すことができる。従って、固
体撮像装置を構成する基板はセラミック基板1のみで済
み、固体撮像装置の占有面積を著しく狭くすることがで
き、延いては固体撮像装置の小型化を図ることができる
と共に、基板に要する部品価格も従来よりも著しく低減
する。
【0020】そして、固体撮像素子3とその周辺回路を
成すディスクリート部品5とベアのIC6相互の電気的
接続には基板1自身の配線を利用できるので、従来にお
けるようなフレキシブル基板と固体撮像素子搭載用基板
との間の接続、該フレキシブル基板とIC搭載基板との
間の接続なるものが不要となり、そのため組立工数が著
しく低減し、それも固体撮像装置の低価格化の要因とな
る。従って、非常に小型な固体撮像装置を安価に提供す
ることができる。また、従来よりも全体的に信号ライン
を短かくすることができるので、耐ノイズ性が高くな
る。
【0021】
【発明の実施の形態】図2は本発明の第2の実施の形態
を示す断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形
態とは、レンズ(13)を内蔵しており、ケース8が必
要な所定の絞りをかけることのできる絞り孔(14)を
有しており、その絞り孔(14)を赤外線カットフィル
タ(15)によって閉塞しており、従って、別にレン
ズ、絞り、フィルタを必要としないので、カメラである
という点で大きく異なっているが、それ以外の点では共
通し、共通する点については既に説明済みなのでその説
明を省略し、相違する点についてのみ説明する。
【0022】12はレンズ13と一体に形成されたレン
ズ取付部(脚部)で、その下端面を、レンズ13が被写
体を固体撮像素子3の表面に結像できるところに位置す
るような位置にて基板1表面に接着されている。該レン
ズ13は当然に透明であるが、レンズ取付具12は透明
でない方(例えば黒色)が漏光防止の点で好ましいとい
える。しかし、透明であっても良い。尚、レンズ取付具
12を透明でない材料で形成する場合のレンズ13との
一体化は、両方を別々に形成しその後両者を接着するこ
とによって行っても良いが、異なる色の樹脂材料を用い
た二色成形により行っても良い。
【0023】14はケース8の頭部中央に形成された絞
り孔で、カメラとして所望の特性を得るために必要と設
定された絞りをかけられる大きさに形成されている。1
5はこの絞り孔14を閉塞する赤外線カットフィルタで
ある。
【0024】本実施の形態によれば、絞りは上記絞り孔
14によりかけることができ、絞り孔14を透過した光
による、被写体の固体撮像素子3表面への結像は上記レ
ンズ13により為すことができ、そして、CCD型固体
撮像素子3により撮像ができ、該CCD型固体撮像素子
3の出力信号は周辺回路を成す各ベアのIC6、ディス
クリート部品5により画像再生に必要な信号処理を施す
ことができるので、本実施の形態はカメラといえる。
【0025】本カメラによれば、図1に示す固体撮像装
置として非常に小型で、安価なものに、僅かにレンズ部
材を付加し、ケース8の光を取り入れる孔を絞り孔14
とし、赤外線カットフィルタ15でその絞り孔14を閉
塞するだけで、カメラとしての充分な機能を備えるの
で、極めて小型で、安価なカメラを提供することができ
る。
【0026】
【発明の実施の形態】図3は本発明の第3の実施の形態
を示す断面図であり、図4(A)、(B)はその実施の
形態の樹脂封止前の状態を示すもので、(A)は断面
図、(B)は底面図である。
【0027】図面において、3は固体撮像素子、19は
該固体撮像素子3の表面の周辺部に形成された電極、6
は該固体撮像素子3の裏面に接着剤16を介して裏面を
接着されたベアのICで、固体撮像素子3の周辺回路を
成す上述した各回路が内蔵されている。このように本実
施の形態においては、周辺回路を成すベアのIC6が固
体撮像素子3の裏面に基板を介することなく直接に接着
されている。
【0028】12はレンズ13と一体に形成されたレン
ズ取付部(取付脚)で、張り合わせ乃至二色成形により
一体化されており、レンズ13が透明部材(例えば透明
樹脂)からなるのに対して、遮光部材(例えば黒色樹
脂)からなる。18はレンズ取付部12の下面に形成さ
れたメタライズ電極膜で、それには上記固体撮像素子3
の上記電極とリード19が接続されており、この接続に
より一応固体撮像素子3及びベアのIC6と、レンズ1
3及びレンズ取付部14と、リード19との位置関係が
定まる。4はそのリード19とベアのIC6の電極との
間を電気的に接続するワイヤであり、このワイヤ4及び
リード19を介してベアのIC6の電極が外部とカメラ
外部と電気的に接続されると共に、固体撮像素子3の電
極と電気的に接続される。図4はこれまでに説明した構
造の状態を示す。
【0029】17は周辺回路を成すベアのIC6の表面
側、リード19、ワイヤ4及びレンズ取付部12の下部
を封止する封止樹脂であり、パッケージを成す。8はケ
ースで、頭部中央に絞り孔14を有し、該絞り孔14は
赤外線カットフィルタ15で閉塞されている。該ケース
8はその下端を上記パッケージを成す封止樹脂17の上
面周縁部に接着されている。これによりカメラが完成し
た状態になる。
【0030】図5(A)乃至(C)は図3、図4に示す
カメラの製造方法を工程順に示すもので、(A)はレン
ズ取付部14、レンズ13を下向きにし、それに互いに
接着された固体撮像素子3及びベアのIC6を組み付け
ようとする状態を示す斜視図であり、(B)はワイヤボ
ンディングが済んだ状態を示し、(C)は樹脂封止のた
めの型締め時の状態を示す断面図である。
【0031】即ち、固体撮像素子3とベアのIC6を接
着したものと、レンズ取付部12の下面のメタライズ電
極膜18にリード19を予め接続しておいたものとを用
意し、図5(A)に示すように、固体撮像素子3の各電
極29が対応するメタライズ電極18の接続部と位置が
整合するようにレンズ取付部12に固体撮像素子3を臨
ませる。そして、その後、固体撮像素子3の各電極29
と、メタライズ電極18とを接続する。
【0032】上記接続が終了すると、図5(B)に示す
ように、リード19とベアのIC6の電極との間をワイ
ヤ4で接続する。即ち、ワイヤボンディングする。その
後、図5(C)に示すような型(下型20、上型21)
を用いて型成形による封止をする。その後は、ケース8
を取り付ければ、図3に示すカメラが完成する。本実施
の形態によっても、非常に小型で、安価なカメラを提供
できる。
【0033】
【実施例】図6は図3に示したカメラの別の実施例の要
部を示す断面図である。本実施例は、レンズ取付部12
の外側面に配線となるメタライズ電極18を形成してお
くこととし、その外側面に周辺回路を成すところの、固
体撮像素子3に接着されたベアのIC6とは別のベアの
IC26、更には、チップ部品5をマウントし、そし
て、ベアのIC26の各電極とメタライズ電極18との
間をワイヤ4により接続してなるものである。このよう
にすると、より高性能のカメラを小型化、低価格化でき
る。
【0034】
【発明の実施の形態】図7は本発明固体撮像装置の第4
の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態は、基
板として多段の多層配線構造のセラミックパッケージ1
aを用い、その外底面に固体撮像素子3及びレンズ13
を搭載し、ケース8でこれら3、13を外部から遮断
し、セラミックパッケージ1aの内底面側に多数のIC
6、6、・・・及びディスクリート部品5、5、・・・
を搭載したものである。
【0035】30は多段多層配線構造のセラミックパッ
ケージ1aの段部で、該段部30には平板状の多層配線
基板31が周縁部にて接着され、その両面にはIC6、
6、・・・とチップ部品5、5が搭載され、そして平板
状の多層配線基板31とセラミックパッケージ1aとの
間の電気的接続はコネクトワイヤ4、4、・・・を介し
て為されている。尚、本明細書において、パッケージの
多段とは、図7等に示すように、内側面が上向きの段部
を有し、上に行く程階段状に外側に寄る構造を指す。3
2はセラミックパッケージ1aの内底面で、該内底面3
2にもIC6、6が搭載されている。33はセラミック
パッケージ1aの周壁2に周縁部を接着されて封止をす
る裏蓋である。39は配線膜、40はスルーホールであ
る。
【0036】このような固体撮像装置によれば、多段で
多層配線構造のパッケージ1aの外底面に固体撮像素子
3やレンズ13を、内底面に周辺回路を成すIC5、
5、・・・を設け、更にパッケージ1aの段部30にも
平板状の多層配線基板31を固定し、該基板31の両面
にIC6、6、・・・やディスクリート部品5、5・・
・を設け、固体撮像素子・IC間に必要な電気的接続を
パッケージ1a、31の配線により為すことができるの
で、より高い集積密度を以て固体撮像素子、周辺回路を
成すIC等を実装することができる。
【0037】
【実施例】図8は図7に示した第4の実施の形態の第1
のバリエーションである実施例を示す断面図である。本
実施例はレンズ13と一体に形成されたレンズ取付部
(脚部)12として、内面に位置決め傾斜面34を有す
るものを用い、固体撮像素子3の上面のエッジに傾斜面
34を接しさせることによりレンズ13の固体撮像素子
3に対する位置関係が自ずとセルフアライメントにより
規定されるようにしたものであり、位置決め作業が簡単
且つ正確に行うことができる。
【0038】具体的には、レンズ取付部12の下面を半
硬化性樹脂(例えば紫外線硬化型樹脂)9aで基板1a
表面に仮接着した状態でレンズ取付部12の位置決め傾
斜面13と、固体撮像素子13の上面のエッジとを線接
触させることにより位置調整を行い、その後、紫外線照
射によりその樹脂9aを完全に硬化させることにより接
着した状態にする。それ以外の点では図7に示すものと
は共通している。
【0039】
【実施例】図9は図7に示した第4の実施の形態の第2
のバリエーションである実施例を示す断面図である。本
実施例は固体撮像素子3をガラスでカバーし、レンズを
その外側に設けたものである。同図において、35はガ
ラス支持用矩形枠で、固体撮像素子3を囲繞するように
設けられ、その内面上部の段部にガラス板36が固着さ
れており、レンズ13はそのガラス板36及び矩形枠3
5の外側であってケース8の内側に設けられている。そ
れ以外の点では図7に示すものとは共通している。
【0040】
【実施例】図10は図7に示した第4の実施の形態の第
3のバリエーションである実施例を示す断面図である。
本実施例は、基板1aの外底面に固体撮像素子搭載用凹
部37を形成し、該凹部37内に固体撮像素子3を設
け、該凹部37をガラス板36によりカバーすることと
し、更に、その外側にレンズ取付用凹部38を形成し、
該凹部38にレンズ13の取付部(脚)12を固定した
ものである。それ以外の点では図7に示すものとは共通
している。
【0041】
【実施例】図11は図7に示した第4の実施の形態の第
4のバリエーションである実施例を示す断面図である。
本実施例は、配線基板31と多段多層配線構造の配線基
板1a(の段部31)との接続をワイヤによってではな
く、バンプ41により行い、そして、配線基板31の下
側表面を樹脂7により保護したものである。それ以外の
点では図7に示したものとは共通している。
【0042】
【実施例】図12は図7に示した第5の実施の形態の第
4のバリエーションである実施例を示す断面図である。
本実施例は、領域Bを領域A及び領域Cから静電シール
ドできるようにしたもので、42は多段多層配線構造の
基板1aに領域A、Bをカバーできるように広く形成さ
れたシールド用配線膜、43は該配線膜42と接続され
たシールド用スルーホール、44はコネクトワイヤ、4
5は平板状の多層配線基板31内に形成されたシールド
用配線膜であり、配線膜42、スルーホール43、コネ
クトワイヤ44、シールド用配線膜45、コネクトワイ
ヤ44、スルーホール43及びシールド用配線膜42に
より領域Bが領域A及び領域Cから静電シールドされる
ようになっている。従って、領域Bで発生したノイズが
領域A、Cに侵入したり、領域A、Cで発生したノイズ
が領域Bに侵入するのを防止することができる。
【0043】この場合、例えば領域Bにディジタル回路
部分を設け、領域A、Cにアナログ回路部分を設けるこ
とによってアナログ回路部分とディジタル回路部分とを
電気的に分離することが可能になる。勿論、領域A、
B、Cの役割分担は、ICの構成数や信号の流れなどに
より種々の態様が有り得るものであり、上述したものに
限定されるものではない。
【0044】
【発明の効果】本発明固体撮像装置によれば、パッケー
ジの一方の側に固体撮像素子を他方の側に周辺回路を成
すICを設け、固体撮像素子・IC間に必要な電気的接
続をパッケージの配線により為すことができるので、よ
り高集積密度を以て固体撮像素子、周辺回路を成すIC
等を実装することができる。
【0045】また、本発明カメラによれば、カメラの中
核を成す撮像手段として上記本発明固体撮像装置を用い
るので、必然的に小型化、低価格化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図4】(A)、(B)は第3の実施の形態の樹脂封止
前の状態を示すもので、(A)は断面図で、(B)は底
面図である。
【図5】(A)乃至(C)は第3の実施の形態の製造方
法を工程順に示すもので、(A)、(B)は斜視図、
(C)は断面図である。
【図6】第3の実施の形態の一つのバリエーションであ
る実施例を示す断面図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図8】図7に示した第4の実施の形態の第1のバリエ
ーションである実施例を示す断面図である。
【図9】図7に示した第4の実施の形態の第2のバリエ
ーションである実施例を示す断面図である。
【図10】図7に示した第4の実施の形態の第3のバリ
エーションである実施例を示す断面図である。
【図11】図7に示した第4の実施の形態の第4のバリ
エーションである実施例を示す断面図である。
【図12】図7に示した第4の実施の形態の第5のバリ
エーションである実施例を示す断面図である。
【図13】撮像装置の概略構成を示すブロック構成図で
ある。
【図14】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
1、1a・・・基板、3・・・固体撮像素子、6・・・
ベアのIC、7・・・封止樹脂、8・・・遮光ケース、
12・・・レンズ取付部(取付脚)、13・・・レン
ズ、31・・・配線基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土持 誠 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−85222(JP,A) 特開 平6−302709(JP,A) 特開 平8−130272(JP,A) 特開 平6−85104(JP,A) 特開 昭63−314899(JP,A) 特開 昭63−314978(JP,A) 実開 平1−70362(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 H01L 23/02

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パッケージと、 上記パッケージの外底面側に設けられた固体撮像素子
    と、 上記パッケージの内底面側に設けられ、上記固体撮像素
    子とはパッケージの多層配線を介して接続されたところ
    の周辺回路を成す1又は複数のICと、 被写体を上記固体撮像素子に結像し、取付部に形成さ
    れ、該取付部にて上記パッケージの上記外底面に固定さ
    れたレンズと、 を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 パッケージはその内側面が上向きの段部
    を有して上に行く程外側に階段状に寄る多段構造を有
    し、 少なくとも一つの段部に別のパッケージが設けられ、該
    別のパッケージの一又は両面にも1又は複数のICが設
    けられたことを特徴とする請求項記載の固体撮像装置
  3. 【請求項3】 外部から固体撮像素子表面への光を絞る
    絞り孔を有する遮光ケースと、 上記遮光ケースの内側に位置し、上記絞り孔を通る光に
    よる被写体像を上記固体撮像素子表面に結像するレンズ
    とを備えたことを特徴とする請求項1又は記載の固体
    撮像装置。
  4. 【請求項4】 パッケージの内部配線内に異なる領域間
    を静電シールドするシールド部分を有することを特徴と
    する請求項1、2又は記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3又は記載の固体撮像
    装置を用いたことを特徴とするカメラ。
  6. 【請求項6】 取付部とレンズとが一体に形成されてな
    ることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
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