JP3834964B2 - 撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デスクトップ型またはノート型パソコンや携帯電話などに搭載可能な軽量、かつ小型、薄型化された撮像装置、特に固体撮像素子および駆動回路、信号処理回路、制御回路などからなる周辺回路とレンズ、絞り等の光学系とを一体化した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用のビデオカメラにおいて、忠実な色彩の再現性や微細なディテールの表現など高画質に関する要求とともに持ち運びに便利な小型化、薄型化、軽量化等に関する要求が高まってきている。このような要求に応えるために固体撮像素子およびその周辺回路を含んで撮像装置を小型化、薄型化する技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
図３は小型、薄型化された従来の撮像装置の要部断面図であり、図において、１はセラミックパッケージの内部に固体撮像素子（以下、ＣＣＤチップという）が搭載されている固体撮像装置（以下ＣＣＤという）で第１のプリント配線基板２上に実装されている。また第１のプリント配線基板２上には抵抗やコンデンサなどの電子部品３も実装されており、ＣＣＤ１と電気的に接続されている。４は第１のプリント配線基板２とフレキシブルケーブル５によって電気的に接続されている第２のプリント配線基板であって、その上面にはＣＣＤ１の駆動回路部や信号処理回路部を構成する各周辺回路素子６および抵抗やコンデンサなどの電子部品７が実装されている。第２のプリント配線基板４はフレキシブルケーブル５によって自在に折り曲げることが可能であり、撮像装置の占める面積の削減に効果がある。
【０００４】
図に示すように従来の撮像装置は２枚のプリント配線基板２、４を用いており、これらのプリント配線基板の寸法は約４ｃｍ角で、２枚のプリント配線基板を重ね合わせた高さは１ｃｍ程度である。
【０００５】
また８はＣＣＤ１にかぶせるように設けられたレンズホルダであって、ＣＣＤ１の中心に位置する箇所にレンズ９が固定されている。１０は絞りおよび光学フィルタがその中心部に設けられている撮像装置のケースである。
【０００６】
このような撮像装置はビデオカメラや電子スチルカメラの撮像部またはノート型パソコンや携帯電話等の情報端末機用としてますますその用途を拡大しつつあるが、これら携帯用の電子機器の小型軽量化が限りなく進展している反面、備えるべき機能としては多機能化が要求され、したがってこれら電子機器の構成部品のさらなる小型化、軽量化、薄型化はもはや必須の条件となってきている。
【０００７】
これらの要求に応えるため、発明者らは図４に示すような小型化、薄型化された新しいワンパッケージモジュールタイプの撮像装置を提案した。
【０００８】
この撮像装置は図４に示すように、樹脂パッケージよりなる収納容器１１の内部にＣＣＤチップ１２とそのＣＣＤチップ１２に近接して半導体チップよりなる周辺回路素子１３が搭載された半導体基板１４が収納されており、いずれも金線等のワイヤリード１５によって半導体基板１４の表面に形成されている配線群（図示せず）にボンディングされている。その配線群の端子は同じくワイヤリード１５によって収納容器１１の外部に導出されているピンリード１６に接続されている。このように構成された収納容器１１はその上面に樹脂パッケージよりなるレンズホルダ１７を接着することにより、その内部は窒素ガスまたは不活性ガスが充填された状態で気密封止される。
【０００９】
またレンズホルダ１７にはＣＣＤチップ１２の上方に位置する部分にピンホールレンズを構成する光学絞り１８とレンズ１９が設けられている。
【００１０】
つぎにこの樹脂パッケージの収納容器１１を載置した回路基板２０の反対面にその他の周辺部品２１が実装されて撮像装置が完成する。
【００１１】
図５は図４に示すワンパッケージモジュールタイプの撮像装置の一部を強調して示したものであり、ＣＣＤチップ１２や周辺回路素子１３を搭載した半導体基板１４は接着剤２２によって収納容器１１の底面に接着固定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図５に見られるように、半導体基板１４を接着剤２２を介して収納容器１１の底面に接着固定する場合、その接着剤２２の厚さを半導体基板１４の広い面積において一定の均一な厚さに保持することは極めて困難であり、図示するように半導体基板１４の一方の端面には厚い接着剤層２２ａが、また他の端面には薄い接着剤層２２ｂが形成される場合が生じる。このような状態でレンズホルダ１７を図４に示すように収納容器１１に取り付けた場合、ＣＣＤチップ１２の光軸Ｌｃとレンズ１９の光軸Ｌｌとは一致せず、両光軸の間に角度θのずれが生じ、撮像装置の解像度や色再現性等の光学特性の低下を招くこととなる。
【００１３】
また図４に示すようなワンパッケージモジュールタイプの撮像装置において、機器組立時の光学的基準面は収納容器１１の外部底面を用いることが一般的であり、収納容器１１への半導体基板１４の搭載時の接着剤２２の厚みむらは撮像装置の製造工程における光学特性劣化の大きな原因となる。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するものであり、ワンパッケージモジュールタイプの撮像装置を組み立てる際に気密封止と光学的な位置合わせを同時に、かつ確実に行うことができる撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の撮像装置は、レンズを備えたレンズホルダと、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板と、電子部品が実装されたプリント配線基板とからなり、レンズホルダはレンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子と、電極端子から下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、半導体基板が段差部内に装着されて半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止され、かつプリント配線基板に設けられた接続端子とレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面に設けられたリード端子とが電気的に接続されたものであり、極めて精密に光学的位置合わせを達成することができるとともに撮像装置を駆動するための電子回路装置を全てワンパッケージ化することにより実装密度を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、レンズを備えたレンズホルダと、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板と、電子部品が実装されたプリント配線基板とを備える撮像装置であって、レンズホルダはレンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子と、電極端子から下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、半導体基板が段差部内に装着されて半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止され、かつプリント配線基板に設けられた接続端子とレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面に設けられたリード端子とが電気的に接続されたものであり、半導体基板の底面とレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面とによって形成された凹部にプリント配線基板の上面に実装された電子部品等を収納することができるため、高密度実装され、かつ極めて高い精度の光学特性を有する撮像装置を得ることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、異方性導電ペーストが、導電体として金属メッキが施されかつその直径が２〜２０ミクロンの範囲内のいずれかである樹脂ビーズを含有するものであり、レンズホルダに対して半導体基板を光学的に正確な位置および正確な距離に容易に取り付けることが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、異方性導電ペーストが、導電体として粒径が２〜２０ミクロンの範囲内のいずれかである銅粉またはニッケル粉のいずれかを含有するものであり、接続部の電気抵抗をより低いものとすることができ、かつレンズホルダに対して半導体基板を光学的に正確な位置および正確な距離に容易に取り付けることが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、レンズを備えたレンズホルダはレンズホルダの下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子と、電極端子から下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板は周辺上面に電極パッドを備え、電子部品が実装されたプリント配線基板は接続端子を備え、半導体基板が段差部に装着され、かつリード端子が接続端子に接続される撮像装置の製造方法であって、異方性導電ペーストにより電極パッドが電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止されるように半導体基板が段差部に装着される工程と、異方性導電ペーストによりリード端子と接続端子とが電気的に接続される工程とを有するものであり、簡単な工程で高精度の光学特性を有する撮像装置を製造することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の撮像装置の製造方法に関し、前記半導体基板の保持治具を調整することによって、前記レンズホルダと前記半導体基板との光学的な位置あわせを行いつつ、前記半導体基板と前記レンズホルダとを接着固定するものである。
【００２２】
つぎに本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における撮像装置の構造を示すものであり、図に示すように光学絞り２３とレンズ２４を有するレンズホルダ２５の枠体の下部周辺枠部２６には段差部２７が設けられている。ＣＣＤチップ２８と周辺回路素子２９が搭載された半導体基板３０はレンズホルダ２５の段差部２７に嵌合して接着性を有する異方性導電ペースト３１によって物理的に接合されるとともに、電気的にも接続されている。
【００２３】
異方性導電ペースト３１は熱硬化性樹脂接着剤３２中に金または銀などの低抵抗の金属を表面にコーティングした合成樹脂粒子よりなる導電体（樹脂ビーズ）３３を一定量均一に分散させてなるものである。図に示すように、周辺に電極パッド３４が形成された半導体基板３０をレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６に設けられた段差部２７に嵌合させて取り付ける際に、異方性導電ペースト３１を介在させることにより、半導体基板３０をレンズホルダ２５に気密封止すると同時に、半導体基板３０の周辺に形成されている電極パッド３４と段差部２７の下面に露出しているレンズホルダ２５のリード３５の電極端子３６とを導電体３３により電気的に接続させることができる。
【００２４】
つぎに本発明においてレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６は半導体基板３０の底面より突出して設けられており、したがって半導体基板３０をレンズホルダ２５に気密封止した状態でレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６と半導体基板３０の底面とによって囲まれた凹部３７が形成される。またレンズホルダ２５にインモールドされているリード３５のレンズホルダ２５の外部に導出している他端はレンズホルダ２５の外側に沿って折り曲げられて枠体下部周辺枠部２６の底面にいわゆるＪベンド形状のリード端子３８を形成している。
【００２５】
図１において３９はその表面に電子部品４０を実装したプリント配線基板であり、半導体基板３０をレンズホルダ２５に装着した後、同じく異方性導電ペースト３１中の熱硬化性樹脂接着剤３２によってレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６に接合することができ、また電子部品４０等は凹部３７内に収納することができる。このときプリント配線基板３９の周辺部に設けられている接続端子４１は異方性導電ペースト３１中の導電体３３によって枠体下部周辺枠部２６の底面に形成されているＪベンド形状のリード端子３８に電気的に接続される。
【００２６】
なお、プリント配線基板３９とレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６との接合は、本実施の形態における異方性導電ペースト３１によるものだけでなく、他の接続方法、たとえばバンプ接続によって行うことも可能である。
【００２７】
本実施の形態の場合、異方性導電ペースト３１を用いて電気接続および撮像装置の気密封止を行っているために、半導体基板３０の電極パッド３４とレンズホルダ２５の電極端子３６間およびプリント配線基板３９の周辺部の接続端子４１とレンズホルダ２５の枠体周辺枠部２６の底面に設けられているリード端子３８間はそれぞれ電気的に接続されているが、図２に示すように、電極パッド３４または電極端子３６同士は導電体３３間に介在する絶縁性の熱硬化性樹脂接着剤３２によってそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。また接続端子４１またはリード端子３８についても図示していないが同様にそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。
【００２８】
さらにプリント配線基板３９とレンズホルダ２５とは異方性導電ペースト３１を用いて接合してあるため、プリント配線基板３９を別の光学系装置にネジ止め等で取り付けたとき、レンズ２４とその光学系装置とを容易に位置合わせすることができる。
【００２９】
また、半導体基板３０とレンズホルダ２５との間隔は異方性導電ペースト３１中に分散させた導電体３３の粒径を選択することにより、またレンズホルダ２５と半導体基板３０との嵌合接合時の圧力によって制御することができるため、半導体基板３０をレンズホルダ２５に組み合わせるとき、半導体基板３０の保持治具を調整することによって光学的な位置合わせを連続的に行いながらレンズ２４の光軸とＣＣＤチップ２８の受光面との位置合わせを極めて容易に行うことができる。
【００３０】
なお本発明において、導電体３３として金属を表面にコーティングした合成樹脂粒子に代えて銅あるいはニッケル等の金属粒子を用いても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態である撮像装置の製造方法について、図１を参照しながら説明する。主面に電極配線（図示せず）が形成され、かつ周縁部に電極パッド３４が形成された半導体基板３０の所定の位置にＣＣＤチップ２８、周辺回路素子２９を搭載する。次にＣＣＤチップ２８、周辺回路素子２９と半導体基板３０上の電極配線とをワイヤボンディングする。一方、レンズ２４を取り付けたレンズホルダ２５を準備する。次にレンズホルダ２５の段差部２７に異方性導電性ペースト３１を塗布し、半導体基板３０を挿入する。次に半導体基板３０に圧力を加えて異方性導電ペースト３１中の導電体３３が電極パッド３４と電極端子３６とに接するようにして加熱し、半導体基板３０とレンズホルダ２５とを接着固定する。
【００３２】
次に電子部品４０を搭載したプリント配線基板３９の接続端子４１の上を含んでプリント配線基板３９の周縁部に異方性導電ペースト３１を塗布した後、リード端子３８と接続端子４１を略一致させてレンズホルダ２５をプリント配線基板３９の上に設置し、加圧加熱してレンズホルダ２５とプリント配線基板３９とを接着固定するとともに、リード端子３８と接続端子４１とを電気的に接続する。
【００３３】
なお、プリント配線基板３９とレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６との接合は、本実施の形態における異方性導電ペースト３１によるものだけでなく、他の接続方法、たとえばバンプ接続によって行うことも可能である。
【００３４】
上記したように本発明の実施の形態によれば、半導体基板をレンズホルダの下方より装着し、半導体基板上のＣＣＤチップの受光面とレンズホルダに設けられているレンズ等の光学系の光軸とを調整しながら異方性導電ペーストにより、電気的接続および気密封止を行うことができ、またプリント配線基板をレンズホルダに装着するときに、半導体基板の底面とレンズホルダの枠体下部周辺枠部によって囲まれた凹部にプリント配線基板上に実装された電子部品等を収納することができるので、撮像装置を構成する全ての要素を高密度にワンパッケージ化することが可能となり、薄型で小型軽量を必要とするノート型パソコンや携帯電話等に代表されるモーバイル電子機器に搭載可能な撮像装置を提供することができる。
【００３５】
【発明の効果】
上記実施の形態より明らかなように本発明は、レンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部に半導体基板をレンズホルダの底部から装着する際に、その段差部の表面に露出して設けられている電極端子と、半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドとを異方性導電ペーストにって電気的に接続するとともにレンズホルダと半導体基板とを気密に封止し、また半導体基板の底面よりも外部に延出したレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面にプリント配線基板を装着してなるものであり、極めて精密に光学的位置合わせを達成することができるとともに撮像装置を構成する電子回路装置等の構成要素を全てワンパッケージ化することにより実装密度を向上することができる。
【００３６】
また本発明の構成により、プリント配線基板を別の光学系装置にネジ止め等で取り付けたとき、レンズホルダのレンズと別の光学系装置とを容易に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】同撮像装置の一部拡大平面透視図
【図３】従来の撮像装置の断面図
【図４】ワンパッケージモジュールタイプの撮像装置の断面図
【図５】同撮像装置の一部拡大断面図
【符号の説明】
２３ 光学絞り
２４ レンズ
２５ レンズホルダ
２６ 枠体下部周辺枠部
２７ 段差部
２８ ＣＣＤチップ（固体撮像素子）
２９ 周辺回路素子
３０ 半導体基板
３１ 異方性導電ペースト
３４ 電極パッド
３６ 電極端子
３８ リード端子
３９ プリント配線基板
４０ 電子部品
４１ 接続端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、デスクトップ型またはノート型パソコンや携帯電話などに搭載可能な軽量、かつ小型、薄型化された撮像装置、特に固体撮像素子および駆動回路、信号処理回路、制御回路などからなる周辺回路とレンズ、絞り等の光学系とを一体化した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用のビデオカメラにおいて、忠実な色彩の再現性や微細なディテールの表現など高画質に関する要求とともに持ち運びに便利な小型化、薄型化、軽量化等に関する要求が高まってきている。このような要求に応えるために固体撮像素子およびその周辺回路を含んで撮像装置を小型化、薄型化する技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
図３は小型、薄型化された従来の撮像装置の要部断面図であり、図において、１はセラミックパッケージの内部に固体撮像素子（以下、ＣＣＤチップという）が搭載されている固体撮像装置（以下ＣＣＤという）で第１のプリント配線基板２上に実装されている。また第１のプリント配線基板２上には抵抗やコンデンサなどの電子部品３も実装されており、ＣＣＤ１と電気的に接続されている。４は第１のプリント配線基板２とフレキシブルケーブル５によって電気的に接続されている第２のプリント配線基板であって、その上面にはＣＣＤ１の駆動回路部や信号処理回路部を構成する各周辺回路素子６および抵抗やコンデンサなどの電子部品７が実装されている。第２のプリント配線基板４はフレキシブルケーブル５によって自在に折り曲げることが可能であり、撮像装置の占める面積の削減に効果がある。
【０００４】
図に示すように従来の撮像装置は２枚のプリント配線基板２、４を用いており、これらのプリント配線基板の寸法は約４ｃｍ角で、２枚のプリント配線基板を重ね合わせた高さは１ｃｍ程度である。
【０００５】
また８はＣＣＤ１にかぶせるように設けられたレンズホルダであって、ＣＣＤ１の中心に位置する箇所にレンズ９が固定されている。１０は絞りおよび光学フィルタがその中心部に設けられている撮像装置のケースである。
【０００６】
このような撮像装置はビデオカメラや電子スチルカメラの撮像部またはノート型パソコンや携帯電話等の情報端末機用としてますますその用途を拡大しつつあるが、これら携帯用の電子機器の小型軽量化が限りなく進展している反面、備えるべき機能としては多機能化が要求され、したがってこれら電子機器の構成部品のさらなる小型化、軽量化、薄型化はもはや必須の条件となってきている。
【０００７】
これらの要求に応えるため、発明者らは図４に示すような小型化、薄型化された新しいワンパッケージモジュールタイプの撮像装置を提案した。
【０００８】
この撮像装置は図４に示すように、樹脂パッケージよりなる収納容器１１の内部にＣＣＤチップ１２とそのＣＣＤチップ１２に近接して半導体チップよりなる周辺回路素子１３が搭載された半導体基板１４が収納されており、いずれも金線等のワイヤリード１５によって半導体基板１４の表面に形成されている配線群（図示せず）にボンディングされている。その配線群の端子は同じくワイヤリード１５によって収納容器１１の外部に導出されているピンリード１６に接続されている。このように構成された収納容器１１はその上面に樹脂パッケージよりなるレンズホルダ１７を接着することにより、その内部は窒素ガスまたは不活性ガスが充填された状態で気密封止される。
【０００９】
またレンズホルダ１７にはＣＣＤチップ１２の上方に位置する部分にピンホールレンズを構成する光学絞り１８とレンズ１９が設けられている。
【００１０】
つぎにこの樹脂パッケージの収納容器１１を載置した回路基板２０の反対面にその他の周辺部品２１が実装されて撮像装置が完成する。
【００１１】
図５は図４に示すワンパッケージモジュールタイプの撮像装置の一部を強調して示したものであり、ＣＣＤチップ１２や周辺回路素子１３を搭載した半導体基板１４は接着剤２２によって収納容器１１の底面に接着固定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図５に見られるように、半導体基板１４を接着剤２２を介して収納容器１１の底面に接着固定する場合、その接着剤２２の厚さを半導体基板１４の広い面積において一定の均一な厚さに保持することは極めて困難であり、図示するように半導体基板１４の一方の端面には厚い接着剤層２２ａが、また他の端面には薄い接着剤層２２ｂが形成される場合が生じる。このような状態でレンズホルダ１７を図４に示すように収納容器１１に取り付けた場合、ＣＣＤチップ１２の光軸Ｌｃとレンズ１９の光軸Ｌｌとは一致せず、両光軸の間に角度θのずれが生じ、撮像装置の解像度や色再現性等の光学特性の低下を招くこととなる。
【００１３】
また図４に示すようなワンパッケージモジュールタイプの撮像装置において、機器組立時の光学的基準面は収納容器１１の外部底面を用いることが一般的であり、収納容器１１への半導体基板１４の搭載時の接着剤２２の厚みむらは撮像装置の製造工程における光学特性劣化の大きな原因となる。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するものであり、ワンパッケージモジュールタイプの撮像装置を組み立てる際に気密封止と光学的な位置合わせを同時に、かつ確実に行うことができる撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の撮像装置は、レンズを備えたレンズホルダと、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板と、電子部品が実装されたプリント配線基板とからなり、レンズホルダはレンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子と、電極端子から下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、半導体基板が段差部内に装着されて半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止され、かつプリント配線基板に設けられた接続端子とレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面に設けられたリード端子とが電気的に接続されたものであり、極めて精密に光学的位置合わせを達成することができるとともに撮像装置を駆動するための電子回路装置を全てワンパッケージ化することにより実装密度を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、レンズを備えたレンズホルダと、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板と、電子部品が実装されたプリント配線基板とを備える撮像装置であって、レンズホルダはレンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子と、電極端子から下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、半導体基板が段差部内に装着されて半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止され、かつプリント配線基板に設けられた接続端子とレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面に設けられたリード端子とが電気的に接続されたものであり、半導体基板の底面とレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面とによって形成された凹部にプリント配線基板の上面に実装された電子部品等を収納することができるため、高密度実装され、かつ極めて高い精度の光学特性を有する撮像装置を得ることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、異方性導電ペーストが、導電体として金属メッキが施されかつその直径が２〜２０ミクロンの範囲内のいずれかである樹脂ビーズを含有するものであり、レンズホルダに対して半導体基板を光学的に正確な位置および正確な距離に容易に取り付けることが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、異方性導電ペーストが、導電体として粒径が２〜２０ミクロンの範囲内のいずれかである銅粉またはニッケル粉のいずれかを含有するものであり、接続部の電気抵抗をより低いものとすることができ、かつレンズホルダに対して半導体基板を光学的に正確な位置および正確な距離に容易に取り付けることが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、レンズを備えたレンズホルダはレンズホルダの下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子と、電極端子から下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板は周辺上面に電極パッドを備え、電子部品が実装されたプリント配線基板は接続端子を備え、半導体基板が段差部に装着され、かつリード端子が接続端子に接続される撮像装置の製造方法であって、異方性導電ペーストにより電極パッドが電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止されるように半導体基板が段差部に装着される工程と、異方性導電ペーストによりリード端子と接続端子とが電気的に接続される工程とを有するものであり、簡単な工程で高精度の光学特性を有する撮像装置を製造することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の撮像装置の製造方法に関し、前記半導体基板の保持治具を調整することによって、前記レンズホルダと前記半導体基板との光学的な位置あわせを行いつつ、前記半導体基板と前記レンズホルダとを接着固定するものである。
【００２２】
つぎに本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における撮像装置の構造を示すものであり、図に示すように光学絞り２３とレンズ２４を有するレンズホルダ２５の枠体の下部周辺枠部２６には段差部２７が設けられている。ＣＣＤチップ２８と周辺回路素子２９が搭載された半導体基板３０はレンズホルダ２５の段差部２７に嵌合して接着性を有する異方性導電ペースト３１によって物理的に接合されるとともに、電気的にも接続されている。
【００２３】
異方性導電ペースト３１は熱硬化性樹脂接着剤３２中に金または銀などの低抵抗の金属を表面にコーティングした合成樹脂粒子よりなる導電体（樹脂ビーズ）３３を一定量均一に分散させてなるものである。図に示すように、周辺に電極パッド３４が形成された半導体基板３０をレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６に設けられた段差部２７に嵌合させて取り付ける際に、異方性導電ペースト３１を介在させることにより、半導体基板３０をレンズホルダ２５に気密封止すると同時に、半導体基板３０の周辺に形成されている電極パッド３４と段差部２７の下面に露出しているレンズホルダ２５のリード３５の電極端子３６とを導電体３３により電気的に接続させることができる。
【００２４】
つぎに本発明においてレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６は半導体基板３０の底面より突出して設けられており、したがって半導体基板３０をレンズホルダ２５に気密封止した状態でレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６と半導体基板３０の底面とによって囲まれた凹部３７が形成される。またレンズホルダ２５にインモールドされているリード３５のレンズホルダ２５の外部に導出している他端はレンズホルダ２５の外側に沿って折り曲げられて枠体下部周辺枠部２６の底面にいわゆるＪベンド形状のリード端子３８を形成している。
【００２５】
図１において３９はその表面に電子部品４０を実装したプリント配線基板であり、半導体基板３０をレンズホルダ２５に装着した後、同じく異方性導電ペースト３１中の熱硬化性樹脂接着剤３２によってレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６に接合することができ、また電子部品４０等は凹部３７内に収納することができる。このときプリント配線基板３９の周辺部に設けられている接続端子４１は異方性導電ペースト３１中の導電体３３によって枠体下部周辺枠部２６の底面に形成されているＪベンド形状のリード端子３８に電気的に接続される。
【００２６】
なお、プリント配線基板３９とレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６との接合は、本実施の形態における異方性導電ペースト３１によるものだけでなく、他の接続方法、たとえばバンプ接続によって行うことも可能である。
【００２７】
本実施の形態の場合、異方性導電ペースト３１を用いて電気接続および撮像装置の気密封止を行っているために、半導体基板３０の電極パッド３４とレンズホルダ２５の電極端子３６間およびプリント配線基板３９の周辺部の接続端子４１とレンズホルダ２５の枠体周辺枠部２６の底面に設けられているリード端子３８間はそれぞれ電気的に接続されているが、図２に示すように、電極パッド３４または電極端子３６同士は導電体３３間に介在する絶縁性の熱硬化性樹脂接着剤３２によってそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。また接続端子４１またはリード端子３８についても図示していないが同様にそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。
【００２８】
さらにプリント配線基板３９とレンズホルダ２５とは異方性導電ペースト３１を用いて接合してあるため、プリント配線基板３９を別の光学系装置にネジ止め等で取り付けたとき、レンズ２４とその光学系装置とを容易に位置合わせすることができる。
【００２９】
また、半導体基板３０とレンズホルダ２５との間隔は異方性導電ペースト３１中に分散させた導電体３３の粒径を選択することにより、またレンズホルダ２５と半導体基板３０との嵌合接合時の圧力によって制御することができるため、半導体基板３０をレンズホルダ２５に組み合わせるとき、半導体基板３０の保持治具を調整することによって光学的な位置合わせを連続的に行いながらレンズ２４の光軸とＣＣＤチップ２８の受光面との位置合わせを極めて容易に行うことができる。
【００３０】
なお本発明において、導電体３３として金属を表面にコーティングした合成樹脂粒子に代えて銅あるいはニッケル等の金属粒子を用いても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態である撮像装置の製造方法について、図１を参照しながら説明する。主面に電極配線（図示せず）が形成され、かつ周縁部に電極パッド３４が形成された半導体基板３０の所定の位置にＣＣＤチップ２８、周辺回路素子２９を搭載する。次にＣＣＤチップ２８、周辺回路素子２９と半導体基板３０上の電極配線とをワイヤボンディングする。一方、レンズ２４を取り付けたレンズホルダ２５を準備する。次にレンズホルダ２５の段差部２７に異方性導電性ペースト３１を塗布し、半導体基板３０を挿入する。次に半導体基板３０に圧力を加えて異方性導電ペースト３１中の導電体３３が電極パッド３４と電極端子３６とに接するようにして加熱し、半導体基板３０とレンズホルダ２５とを接着固定する。
【００３２】
次に電子部品４０を搭載したプリント配線基板３９の接続端子４１の上を含んでプリント配線基板３９の周縁部に異方性導電ペースト３１を塗布した後、リード端子３８と接続端子４１を略一致させてレンズホルダ２５をプリント配線基板３９の上に設置し、加圧加熱してレンズホルダ２５とプリント配線基板３９とを接着固定するとともに、リード端子３８と接続端子４１とを電気的に接続する。
【００３３】
なお、プリント配線基板３９とレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６との接合は、本実施の形態における異方性導電ペースト３１によるものだけでなく、他の接続方法、たとえばバンプ接続によって行うことも可能である。
【００３４】
上記したように本発明の実施の形態によれば、半導体基板をレンズホルダの下方より装着し、半導体基板上のＣＣＤチップの受光面とレンズホルダに設けられているレンズ等の光学系の光軸とを調整しながら異方性導電ペーストにより、電気的接続および気密封止を行うことができ、またプリント配線基板をレンズホルダに装着するときに、半導体基板の底面とレンズホルダの枠体下部周辺枠部によって囲まれた凹部にプリント配線基板上に実装された電子部品等を収納することができるので、撮像装置を構成する全ての要素を高密度にワンパッケージ化することが可能となり、薄型で小型軽量を必要とするノート型パソコンや携帯電話等に代表されるモーバイル電子機器に搭載可能な撮像装置を提供することができる。
【００３５】
【発明の効果】
上記実施の形態より明らかなように本発明は、レンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部に半導体基板をレンズホルダの底部から装着する際に、その段差部の表面に露出して設けられている電極端子と、半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドとを異方性導電ペーストにって電気的に接続するとともにレンズホルダと半導体基板とを気密に封止し、また半導体基板の底面よりも外部に延出したレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面にプリント配線基板を装着してなるものであり、極めて精密に光学的位置合わせを達成することができるとともに撮像装置を構成する電子回路装置等の構成要素を全てワンパッケージ化することにより実装密度を向上することができる。
【００３６】
また本発明の構成により、プリント配線基板を別の光学系装置にネジ止め等で取り付けたとき、レンズホルダのレンズと別の光学系装置とを容易に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】同撮像装置の一部拡大平面透視図
【図３】従来の撮像装置の断面図
【図４】ワンパッケージモジュールタイプの撮像装置の断面図
【図５】同撮像装置の一部拡大断面図
【符号の説明】
２３ 光学絞り
２４ レンズ
２５ レンズホルダ
２６ 枠体下部周辺枠部
２７ 段差部
２８ ＣＣＤチップ（固体撮像素子）
２９ 周辺回路素子
３０ 半導体基板
３１ 異方性導電ペースト
３４ 電極パッド
３６ 電極端子
３８ リード端子
３９ プリント配線基板
４０ 電子部品
４１ 接続端子
Claims (5)
- レンズを備えたレンズホルダと、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板と、電子部品が実装されたプリント配線基板とを備える撮像装置であって、前記レンズホルダは前記レンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、前記段差部の表面に露出している電極端子と、前記電極端子から前記下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、前記半導体基板が前記段差部内に装着されて前記半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより前記電極端子に電気的に接続されるとともに前記レンズホルダと前記半導体基板とが気密封止され、かつ前記プリント配線基板に設けられた接続端子と前記リード端子とが電気的に接続されたことを特徴とする撮像装置。
- 異方性導電ペーストが、導電体として表面に金属メッキが施されかつその直径が２〜２０ミクロンの範囲内のいずれかである樹脂ビーズを含有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 異方性導電ペーストが、導電体として粒径が２〜２０ミクロンの範囲内のいずれかである銅粉またはニッケル粉のいずれかを含有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- レンズを備えたレンズホルダは前記レンズホルダの下部周辺枠部に設けられた段差部と、前記段差部の表面に露出している電極端子と、前記電極端子から前記下部周辺枠部の底面に延長されたリード端子とを備え、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板は前記半導体基板の周辺上面に電極パッドを備え、電子部品が実装されたプリント配線基板は接続端子を備え、前記半導体基板が前記段差部に装着され、かつ前記リード端子が前記接続端子に接続される撮像装置の製造方法であって、異方性導電ペーストにより前記電極パッドが前記電極端子に電気的に接続されるとともに前記レンズホルダと前記半導体基板とが気密封止されるように前記半導体基板が前記段差部に装着される工程と、異方性導電ペーストにより前記リード端子と前記接続端子とが電気的に接続される工程とを有する撮像装置の製造方法。
- 前記半導体基板の保持治具を調整することによって、前記レンズホルダと前記半導体基板との光学的な位置あわせを行いつつ、前記半導体基板と前記レンズホルダとを接着固定することを特徴とする請求項４記載の撮像装置の製造方法。
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