JP4969237B2 - 固体撮像装置とその製造方法 - Google Patents

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本発明はカメラ付き携帯電話装置などに使用される固体撮像装置に関するものである。
図8は特許文献1の固体撮像装置を示す。
MOS型撮像素子やCCD撮像素子などの撮像素子1は、保持材2を介してマウントされている。3はカバーガラスである。この固体撮像装置の前方には、結像レンズ4が配置されている。5は鏡筒である。撮像素子1は保持材2の湾曲した保持面に倣って保持することによって、結像レンズ4の収差によって発生する像面湾曲を低減して、画像の中心部と周辺部とで解像度が異なり、画質が不均一になる撮像特性の劣化を改善している。
図9は特許文献2の固体撮像装置を示す。
この固体撮像装置では、撮像素子1Aが配線基板6にフリップチップ実装されている。3Aはカバーガラス、4は結像レンズ、20は封止樹脂である。ここで撮像素子1Aと配線基板6の熱膨張率は、配線基板6の熱膨張率が撮像素子1Aの熱膨張率が大きくなるように材質を選定されており、撮像素子1Aを配線基板6に実装する際には、加熱接合後の冷却作用によって配線基板6の方が収縮率が大きくなり、撮像素子1Aの外側の接合部の間隔が短縮されることで、撮像素子1Aに圧縮力がかかって湾曲する工法を用いて形成されている。
特開2004−63776号公報 特開2004−146633号公報
特許文献2のように撮像素子1Aと配線基板6の熱膨張率の違いを適切に選択することによって、特許文献1のように撮像素子1の背面に保持材2を設けなくても像面湾曲を低減することができる。
しかし、特許文献2の構成では撮像素子1Aの湾曲のばらつきが大きいという問題がある。
本発明は、撮像素子の背面に保持材を設けなくても像面湾曲を低減することができ、しかも撮像素子の湾曲のばらつきを従来よりも低減できる固体撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1記載の固体撮像装置は、配線基板の一方の面に撮像素子を実装し、前記配線基板の他方の面から前記一方の面に向かって入射した光を前記撮像素子で検出する固体撮像装置であって、配線基板の前記一方の面に外周よりも内周が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部を設け、前記撮像素子を配線基板の前記突部に接合され前記撮像素子の撮像面が湾曲したことを特徴とする。
また、本発明の請求項2記載の固体撮像装置の製造方法は、配線基板の一方の面に撮像素子を実装するに際し、撮像素子の撮像面の側に突起電極を形成し、中央が外周よりも窪んだ湾曲部を有したツールの前記湾曲部に、撮像素子の撮像面とは反対側の面を当接させて前記撮像素子を湾曲させた状態で保持し、この湾曲させた状態の前記撮像素子の前記突起電極と、配線基板の前記一方の面に外周よりも内周が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部に形成されたランドとを当接させて、前記撮像素子と前記配線基板とを接合した後に、前記撮像素子を前記ツールから取り外すことを特徴とする。
本発明の請求項3記載の固体撮像装置は、請求項1において、前記配線基板は、前記撮像素子の側の一方の面に形成された前記突部に対応して他方の面には前記撮像素子の側に近づく方向に湾曲した形状の凹部を形成したことを特徴とする。
また、本発明の請求項4記載の固体撮像装置の製造方法は、配線基板の一方の面に撮像素子を実装するに際し、撮像素子の撮像面の側に突起電極を形成し、平板状に保持した前記配線基板に前記撮像素子をフリップフロップ実装し、撮像素子のフリップフロップ実装された前記配線基板を、成形型に入れて、配線基板と前記撮像素子を前記撮像素子の側に向かって突出するように成形することを特徴とする。
本発明の請求項5記載の固体撮像装置は、請求項1において、前記配線基板は、前記突部の中央に貫通孔または凹部を形成したことを特徴とする。
また、本発明の請求項6記載の固体撮像装置の製造方法は、配線基板の一方の面に撮像素子を実装するに際し、撮像素子の撮像面の側に突起電極を形成し、中央に貫通孔または凹部が形成され平板状に保持した前記配線基板に前記撮像素子をフリップフロップ実装し、撮像素子のフリップフロップ実装された前記配線基板を、成形型に入れて、配線基板と前記撮像素子を前記撮像素子の側に向かって突出するように成形することを特徴とする。
この構成によると、撮像素子の撮像面側を配線基板に形成されている湾曲形状の突部に押し付けて撮像素子を湾曲させて、固体撮像装置と組み合わせて使用する結像レンズの収差によって発生する像面湾曲を低減できる。
以下、本発明の各実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1〜図4は実施の形態1を示す。
図1は本発明の固体撮像装置Aの断面図と背面図を示し、図2は固体撮像装置Aと結像レンズ4とを組み合わせて構成されるカメラの光学系を示している。
MOS型撮像素子やCCD撮像素子などの撮像素子1Bは、配線基板6Bの一方の面にフリップフロップ実装されている。配線基板6Bは基板本体7が透光性材料で構成されており、基板本体7の前記一方の面には、外周よりも内周が撮像素子1Bの側に突出した湾曲形状の突部8が一体に形成されている。また、基板本体7の前記一方の面には、配線パターン9と撮像素子1Bの撮像面10の外側に配置された突起電極11の位置に対応してランド12が形成されている。
図3と図4は製造工程を示している。
図3(a)では、撮像素子1Bの撮像面10の外側に位置する電極に突起電極11を形成する。撮像素子1Bはフレキシブルな基板の上に形成されている。
図3(b)では、ツール13の湾曲部14に、撮像素子1Bの撮像面10とは反対側の面を当接させて撮像素子1Bを湾曲させた状態で保持する。湾曲部14の形状は中央が外周よりも窪んでいる。ツール13における撮像素子1Bの具体的な保持方法としては、空気吸引による保持を例に挙げることができる。また、ツール13における撮像素子1Bの位置合わせは、図4に示すように位置確認用カメラ15とツール13の間にミラー16を配設し、位置確認用カメラ15で実線位置のミラー16を介してツール13の湾曲部14における撮像素子1Bの左側の位置が規定位置か判定し、位置確認用カメラ15で仮想線位置のミラー16を介してツール13の湾曲部14における撮像素子1Bの右側の位置が規定位置か判定して目的位置に位置合わせする。
図3(d)では、ツール13によって撮像素子1Bの突起電極11を、配線基板6Bの基板本体7のランド12に押圧して図4(c)に示すように保持する。なお、この実施の形態では突起電極11とランド12は互いに同一材質の例えば金であって、突起電極11ならびにランド12は、紫外線照射などによって表面が活性化されており、撮像素子1Bの突起電極11をツール13によって配線基板6Bの基板本体7のランド12に押圧して保持することによって、突起電極11とランド12との常温接合が可能である。
突起電極11とランド12との接合が完了してツール13を取り外して、撮像素子1Bと配線基板6Bの間で撮像素子1Bの撮像面10の周りに封止樹脂20を充填して固化させて組み立てが完了する。
このように、配線基板6Bに形成されている突部8に倣って撮像素子1Bの撮像面10を湾曲させることができるので、固体撮像装置と組み合わせて使用する結像レンズ4の収差を補正する形状の突部8を形成することによって、結像レンズ4の像面湾曲を極めて正確に少ないばらつきで低減できる。また、撮像素子1Bの撮像面10の側とは反対側の面に、湾曲した保持面を有した保持材などを設ける必要もなく、薄型化を実現できる。
(実施の形態2)
図5は実施の形態2を示す。
実施の形態1における配線基板6Bは、基板本体7の前記一方の面に突部8が一体に形成されおり、基板本体7の他方の面で突部8の裏面が面一に形成されていたが、この実施の形態2の配線基板6Cの場合には、基板本体7の一方の面に突部8が一体に形成されおり、突部8の位置に対応して、基板本体7の他方の面で突部8の裏面には、撮像素子1Bの側に近づく方向に湾曲した形状の凹部21が形成されている点が異なっている。その他は実施の形態1と同じである。
なお、配線基板6Cは、撮像素子1Bをフリップフロップ実装する前に突部8と凹部21が形成されている。
この場合には、実施の形態1の場合に比べて基板本体7として厚みの薄いものを使用でき、材質が同一の場合には軽量化を実現できる。
(実施の形態3)
図6は実施の形態3を示す。
実施の形態2における配線基板6Cは、撮像素子1Bをフリップフロップ実装する前に突部8と凹部21が形成されていたが、この実施の形態3では撮像素子1Bをフリップフロップ実装した後に成形加工されている。基板本体7としては熱可塑性樹脂を使用した。
図6(a)は撮像素子1Bのフリップフロップ実装の工程を示し、平板状の配線基板6Cに撮像素子1Bがフリップフロップ実装されている。次に、この撮像素子1Bがフリップフロップ実装された平板状の配線基板6Cを、図6(b)に示すように上型22と下型23との間に挟んで、配線基板6Bと前記撮像素子1Bを撮像素子1Bの側に向かって突出するように加熱成形して、図5と同じ形状に仕上げることができる。
この構成によると、図6(b)の成形だけが曲面加工であって、それよりも前工程は平面で撮像素子1Bのフリップフロップ実装などを実行できるので、組み立ての作業性が良好である。
(実施の形態4)
図7は実施の形態4を示す。
実施の形態2と実施の形態3において、平板状の配線基板6Cは突部8に貫通孔が開いていなかったが、この実施の形態4では図7(a)(b)に示すように配線基板6Cには突部8の中央に貫通孔24が形成されている。
この場合には、特に実施の形態3のようには撮像素子1Bをフリップフロップ実装した後に成形加工する場合に、成形加工しやすい。ここでは配線基板6Cには突部8に貫通孔24を形成したが、貫通孔24に代わって、配線基板6Cには突部8の中央に凹部を形成しても、同様の効果を期待できる。
なお、上記の実施の形態では接合方法が常温接合の場合を例に挙げて説明したが、異方性導電フィルムまたはペーストを使用したACF/ACP ( Anisotropic Conductive Film/Paste ) 接合方法、非導電性フィルム/ペーストを使用したCF/NCP ( Non Conductive Film/Paste ) 接合方法でも同様に実施できる。
本発明はカメラ付き携帯電話装置などのモバイル機器の小型化に寄与できる。
本発明の実施の形態1の固体撮像装置の断面図と背面図 同実施の形態の固体撮像装置を使用したカメラの光学系の断面図 同実施の形態の製造工程を示す断面図 同実施の形態のツールに保持された撮像素子の位置検出工程の断面図 本発明の実施の形態2の固体撮像装置の断面図 本発明の実施の形態3の固体撮像装置の製造工程を示す断面図 本発明の実施の形態4の固体撮像装置の断面図と平面図 従来例の固体撮像装置の断面図 別の従来例の固体撮像装置の断面図
符号の説明
A 固体撮像装置
4 結像レンズ
1B 撮像素子
6B 配線基板
7 配線基板6Bの基板本体
8 配線基板6Bの突部
9 配線パターン
10 撮像素子1Bの撮像面
11 突起電極
12 ランド
13 ツール
14 ツール13の湾曲部
20 封止樹脂

Claims (6)

  1. 配線基板の一方の面に撮像素子を実装し、前記配線基板の他方の面から前記一方の面に向かって入射した光を前記撮像素子で検出する固体撮像装置であって、
    配線基板の前記一方の面に外周よりも内周が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部を設け、
    前記撮像素子を配線基板の前記突部に接合され前記撮像素子の撮像面が湾曲した
    固体撮像装置。
  2. 配線基板の一方の面に撮像素子を実装するに際し、
    撮像素子の撮像面の側に突起電極を形成し、
    中央が外周よりも窪んだ湾曲部を有したツールの前記湾曲部に、撮像素子の撮像面とは反対側の面を当接させて前記撮像素子を湾曲させた状態で保持し、
    この湾曲させた状態の前記撮像素子の前記突起電極と、配線基板の前記一方の面に外周よりも内周が前記撮像素子の側に突出した湾曲形状の突部に形成されたランドとを当接させて、前記撮像素子と前記配線基板とを接合した後に、前記撮像素子を前記ツールから取り外す
    固体撮像装置の製造方法。
  3. 前記配線基板は、前記撮像素子の側の一方の面に形成された前記突部に対応して他方の面には前記撮像素子の側に近づく方向に湾曲した形状の凹部を形成した
    請求項1記載の固体撮像装置。
  4. 配線基板の一方の面に撮像素子を実装するに際し、
    撮像素子の撮像面の側に突起電極を形成し、
    平板状に保持した前記配線基板に前記撮像素子をフリップフロップ実装し、
    撮像素子のフリップフロップ実装された前記配線基板を、成形型に入れて、配線基板と前記撮像素子を前記撮像素子の側に向かって突出するように成形する
    固体撮像装置の製造方法。
  5. 前記配線基板は、前記突部の中央に貫通孔または凹部を形成した
    請求項1記載の固体撮像装置。
  6. 配線基板の一方の面に撮像素子を実装するに際し、
    撮像素子の撮像面の側に突起電極を形成し、
    中央に貫通孔または凹部が形成され平板状に保持した前記配線基板に前記撮像素子をフリップフロップ実装し、
    撮像素子のフリップフロップ実装された前記配線基板を、成形型に入れて、配線基板と前記撮像素子を前記撮像素子の側に向かって突出するように成形する
    固体撮像装置の製造方法。
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