JP5515357B2 - Imaging device and imaging module using the same - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像装置及びこれを用いたモジュールに関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a module using the same.
従来の一般的な固体撮像装置は、CCD型やCMOS型などの固体撮像素子と、該固体撮像素子を収容したいわゆるセラミックパッケージとから構成されている。下記特許文献1には、この固体撮像装置よりも小型軽量化した固体撮像装置として、ガラス基板上に外部へ電気信号を出力する端子電極群と、前記端子電極群上の周囲に設けられる絶縁性樹脂による突起枠と、前記端子電極群および前記突起枠が形成された面に対して導電性接着剤により接合された固体撮像素子と、前記固体撮像素子と前記ガラス基板との隙間のうち前記固体撮像素子の受光エリアを除く範囲を封止した封止樹脂とで構成された固体撮像装置が、開示されている。
A conventional general solid-state imaging device is constituted by a solid-state imaging device such as a CCD type or a CMOS type and a so-called ceramic package containing the solid-state imaging device. In
また、下記特許文献2,3には、固体撮像素子とその入射側に配置され電気的接続部を有するユニットとを有するモジュールとして、アクチュエータを有するフォーカス機構又はズーム機構を備えたカメラモジュールが、開示されている。
固体撮像装置やこれを用いたモジュールでは、更なる小型軽量化が要求されていることは言うまでもない。 Needless to say, solid state imaging devices and modules using the same are required to be further reduced in size and weight.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来の固体撮像装置やモジュールに比べて更に小型軽量化を図ることができる固体撮像装置及びこれを用いたモジュール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 an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can be further reduced in size and weight as compared with conventional solid-state imaging devices and modules, and a module using the same. And
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の態様による撮像装置は、入射した光を受光する受光領域と前記受光領域以外の周辺領域とが同一の面に設けられた撮像素子と、第1導体パターンが形成された第1面と前記第1面とは反対の面であって前記第1導体パターンと貫通ビアを介して電気的に接続される第2導体パターンが形成された第2面と有するガラス基板と、前記周辺領域に配置され、前記撮像素子と前記第1導電パターンとを電気的に接続されるバンプと、を備え、前記第2導体パターンは、前記第2面において前記バンプと前記受光領域との間に対応する位置に形成されているものである。 The following aspects are presented as means for solving the problems. An imaging device according to a first aspect includes an imaging device in which a light receiving region that receives incident light and a peripheral region other than the light receiving region are provided on the same surface, and a first surface on which a first conductor pattern is formed, A glass substrate having a second surface formed with a second conductor pattern that is opposite to the first surface and electrically connected to the first conductor pattern through a through via; and in the peripheral region And a bump that is electrically connected to the image sensor and the first conductive pattern, and the second conductor pattern corresponds to the space between the bump and the light receiving region on the second surface. It is formed at the position.
第2の態様による撮像装置は、前記第1の態様において、前記貫通ビアは、前記ガラス基板において前記バンプと前記受光領域との間に対応する位置に形成されているものである。In the imaging device according to a second aspect, in the first aspect, the through via is formed at a position corresponding to the gap between the bump and the light receiving region in the glass substrate.
第3の態様による撮像装置は、前記第1又は第2の態様において、前記第1導体パターンは、前記第2導体パターンの形成位置の対向した位置に形成されているものである。
第4の態様による撮像装置は、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記第1導体パターンの形状と前記第2導体パターンの形状とは、同一であるものである。
第5の態様による撮像装置は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記撮像素子の大きさと前記ガラス基板の大きさとは、同一であり、前記ガラス基板は、前記撮像素子の前記受光領域及び前記周辺領域に対向して配置されているものである。
第6の態様による撮像装置は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記撮像素子の前記周辺領域と前記ガラス基板との間を封止する封止材を更に備えるものである。
第7の態様による撮像モジュールは、前記第1乃至第6のいずれかの態様による撮像装置と、前記第2導体パターンと電気的に接続される基板と、備えるものである。
第8の態様による撮像モジュールは、前記第7の態様において、前記基板は、前記第2面上に配置されるものである。
第9の態様による撮像モジュールは、前記第1乃至第6のいずれかの態様による撮像装置と、被写体像を前記撮像素子の前記受光面の結像させるレンズと前記ガラス基板の前記第2導体パターンと電気的に接続される接続端子とを有するレンズユニットと、を備えるものである。
第10の態様による撮像モジュールは、前記第9の態様において、前記レンズユニットは、前記第2面上に配置されるものである。
In the imaging device according to a third aspect, in the first or second aspect, the first conductor pattern is formed at a position opposite to a formation position of the second conductor pattern.
In the imaging device according to the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the shape of the first conductor pattern and the shape of the second conductor pattern are the same.
In the imaging device according to a fifth aspect , in any one of the first to fourth aspects, the size of the imaging element and the size of the glass substrate are the same, and the glass substrate is the same as the imaging element. The light receiving area and the peripheral area are arranged opposite to each other.
In any one of the first to fifth aspects, an imaging device according to a sixth aspect further includes a sealing material that seals between the peripheral region of the imaging element and the glass substrate.
An imaging module according to a seventh aspect includes the imaging device according to any one of the first to sixth aspects, and a substrate that is electrically connected to the second conductor pattern.
In the imaging module according to an eighth aspect, in the seventh aspect, the substrate is disposed on the second surface.
An imaging module according to a ninth aspect includes an imaging device according to any one of the first to sixth aspects, a lens that forms a subject image on the light receiving surface of the imaging element, and the second conductor pattern of the glass substrate. And a lens unit having a connection terminal that is electrically connected.
The imaging module according to a tenth aspect is the ninth aspect, wherein the lens unit is disposed on the second surface.
本発明によれば、更に小型軽量化を図ることができる固体撮像装置及びこれを用いたモジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device that can be further reduced in size and weight and a module using the same.
以下、本発明による固体撮像装置及びこれを用いたモジュールについて、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a solid-state imaging device and a module using the same 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、透明なガラス基板2と、チップとして構成されたCCD型やCMOS型等の固体撮像素子3とを備えている。固体撮像素子3の図2中の上面側が光入射側となっており、ガラス基板2を介して入射した光を光電変換する。本実施の形態では、ガラス基板2及び固体撮像素子3は、平面視で同一の形状及び大きさを有している。もっとも、必ずしもこれに限らない。
The solid-
ガラス基板2の表面には導体パターン4が形成され、ガラス基板2の裏面には導体パターン5が形成されている。導体パターン4,5は、固体撮像素子3の受光領域に対応する領域以外の領域において形成されている。表面の導体パターン4と裏面の導体パターン5とは、平面視でちょうど重なるように形成されている。図面では、導体パターン4,5がそれぞれ8個形成されているものとして示しているが、実際には、その数は信号の授受等に必要な数とされる。ガラス基板2には、対応する導体パターン4,5間を接続する貫通ビア6が形成されている。貫通ビア6は、ガラス基板2に形成された貫通孔に導電材料が充填されることによって構成されている。
A
固体撮像素子3には、導体パターン5に対応する位置にバンプ7がそれぞれ設けられている。固体撮像素子3は、このバンプ7によってガラス基板2の裏面の導体パターン5にフリップチップ接続されている。さらに、固体撮像素子3の周辺部とガラス基板2との間が、樹脂等の封止材8で封止されている。
The solid-
ここで、本実施の形態による固体撮像装置1の製造方法の一例について、図3を参照して説明する。図3は、この製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図であり、図2に対応している。
Here, an example of the manufacturing method of the solid-
まず、例えば0.3mm〜0.8mm程度の厚さのガラス基板2を用意し、貫通ビア6を構成する貫通孔6aを、レーザ加工等によりガラス基板2に形成する(図3(a))。次いで、例えば、導電性ペーストを貫通孔6aに充填したり、金属材料をめっきにより貫通孔6aに充填したり埋め込んだりすることによって、貫通孔6a内に導電材料を充填し、これによりガラス基板2に貫通ビア6を形成する(図3(b))。引き続いて、フォトリソ工法や印刷工法等により、ガラス基板2の表裏に導体パターン4,5を形成する。その後、バンプ7を設けた固体撮像素子3を用意し、この固体撮像素子3を、バンプ7によってガラス基板2の裏面の導体パターン5にフリップチップ接続する(図3(c))。最後に、固体撮像素子3の周辺部とガラス基板2との間を、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の封止材8で封止する。これにより、本実施の形態による固体撮像装置1が完成する。
First, for example, a
本実施の形態による固体撮像装置1では、固体撮像素子3の各部が、バンプ7→ガラス基板2の裏面の導体パターン5→ガラス基板2の貫通ビア6→ガラス基板2の表面の導体パターン4の経路で、各導体パターン4に電気的に接続されているので、ガラス基板2の表面の導体パターン4を外部接続用電極として用いることができる。
In the solid-
図4は、本実施の形態による固体撮像装置1の使用状態の一例として、固体撮像装置1をプリント基板10に設置した状態を示す概略断面図であり、図2に対応している。例えば、本実施の形態による固体撮像装置1は、デジタル一眼レフカメラ及びその他のデジタルカメラ内において、図4に示すように、プリント基板10に設置される。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where the solid-
プリント基板10には、固体撮像素子3の受光領域に対応する領域に開口10aが形成されている。この例では、プリント基板10として、いわゆる片面プリント基板が用いられている。プリント基板10は、絶縁板11と、絶縁板11の一方の面に形成された配線パターン12と、それらの上を覆う保護用の絶縁膜13とを有している。絶縁膜13の一部に開口が形成され、その開口から外部に露出した配線パターン12の一部が、配線パターン12の接続部12aとなっている。固体撮像装置1のガラス基板2の表面の導体パターン4が、この接続部12aに半田付け等により接続されている。なお、必要に応じて、導体パターン4と接続部12aとの間に、異方性導電膜(AFC)を介在させてもよい。なお、図4に示す例では、プリント基板10として、剛性を有するプリント基板が用いられているが、フレキシブルプリント基板を用いてもよい。
An
本実施の形態による固体撮像装置1では、固体撮像素子3の光入射側がガラス基板2と封止材8で封止され、固体撮像素子3がパッケージ内に収容されるものではないので、固体撮像素子をパッケージ内に収容した固体撮像装置に比べて格段に小型軽量化を図ることができる。そして、本実施の形態による固体撮像装置1では、前述したようにガラス基板2の表面の導体パターン4を外部接続用電極として用いることができるので、より小型軽量化を図ることができる。この点について、比較例と比較しつつ説明する。
In the solid-
図5は、本実施の形態による固体撮像装置1と比較される比較例による固体撮像装置21を模式的に示す概略平面図であり、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7は、この比較例による固体撮像装置21の使用状態を示す概略断面図であり、図4に対応している。図5乃至図7において、図1、図2及び図4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。
FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing a solid-
この比較例による固体撮像装置21が本実施の形態による固体撮像装置1と異なる所は、ガラス基板2の表面の導体パターン4及び貫通ビア6が形成されていない点と、ガラス基板2が固体撮像素子3の左右両側にはみ出すように図中左右方向に拡張され、ガラス基板2の左右のはみ出し部分にまで裏面の導体パターン5が延在している点と、プリント基板10の開口10aが固体撮像素子3よりも大きくされている点と、プリント基板10の上下が反転されている点と、ガラス基板2の左右のはみ出し部分上の導体パターン5がプリント基板10の配線パターン12の接続部12aに接続されている点のみである。
The solid-
この比較例では、ガラス基板2の裏面の導体パターン5が外部接続用電極として用いられているので、導体パターン5を固体撮像素子3からはみ出させるために、ガラス基板2が図中の左右両側に拡張しなければならず、その分、小型軽量化が阻害されている。
In this comparative example, since the
これに対し、本実施の形態によれば、ガラス基板2の表面の導体パターン4を外部接続用電極として用いることができるので、ガラス基板2を固体撮像素子3からはみ出させる必要がなくなる。したがって、本実施の形態によれば、前記比較例に比べて、更に小型軽量化を図ることができるのである。
On the other hand, according to the present embodiment, since the
[第2の実施の形態]
図8は、本発明の第2の実施の形態によるモジュール101の使用状態(モジュール101をプリント基板10に設置した状態)を示す概略断面図である。図9は、本実施の形態によるモジュール101の使用状態を示す、図8とは異なる断面に沿った概略断面図である。図8及び図9において、図5及び図6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。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a usage state (a state where the
本実施の形態によるモジュール101は、本発明の一実施の形態による固体撮像装置31と、ユニット41とから構成されている。本実施の形態によるモジュール101は、例えば携帯電話機において用いられるカメラモジュールとして構成されている。ユニット41は、前記特許文献2や特許文献3に開示されたカメラモジュールにおいて主に固体撮像素子を除いた部分と同様の構成を有している。具体的には、ユニット41は、被写体像を固体撮像素子に結像させるレンズと、レンズを駆動するアクチュエータを有するフォーカス機構又はズーム機構と、これらを保持するホルダ等とを有している。図8では、ユニット41を簡略化して示しており、それらの要素の図示は省略している。本実施の形態では、ユニット41は、電気的な接続を行うための接続部として、前記アクチュエータ等に信号や電源等を供給するための銅箔等からなる接続端子42を、側方の下部に所定数有している。
The
固体撮像装置31は、図5及び図6に示す固体撮像装置21を次のように改変したものである。すなわち、固体撮像装置31では、基本的に固体撮像装置21と同じ構造を持ちながら、ガラス基板2の裏面には、固体撮像素子3接続用の導体パターン5a(図9参照。図5及び図6中の導体パターン5に相当。)の他に、ユニット41接続用の導体パターン5bが形成されている。導体パターン5b(図8参照)は、固体撮像素子3のバンプ7には接続されていない。また、固体撮像装置31では、ガラス基板2の表面にユニット41接続用の導体パターン4bが形成され、それらの導体パターン5b,4b間を接続する貫通ビア6bがガラス基板2に形成されている。
The solid-
ユニット41は、ガラス基板2の表面側に配置されている。ユニット41の接続端子42は、固体撮像装置31のガラス基板2の表面の導体パターン4bに半田付け等により接続されている。これにより、ユニット41は、電気的にも機械的にも固体撮像装置31に対して接続されている。
The
プリント基板10の配線パターン12の接続部12aは、固体撮像装置31のガラス基板2の裏面の導体パターン5a,5bにそれぞれ対応して設けられている。接続部12aと導体パターン5a,5bとの間が、半田付け等により接続されている。なお、図8及び図9に示す例では、プリント基板10として、剛性を有するプリント基板が用いられているが、フレキシブルプリント基板を用いてもよい。
本実施の形態によるモジュール101では、ユニット41の接続端子42が、ガラス基板2の表面の導体パターン4b→ガラス基板2の貫通ビア6b→ガラス基板2の裏面の導体パターン5b→プリント基板10の配線パターン12の接続部12aの経路で、プリント基板10の配線パターン12に電気的に接続されている。本実施の形態では、ユニット41をこのような経路でプリント基板10の配線パターン12に接続することができるので、ユニット41の接続端子42をプリント基板10に直接接続する必要がなくなる。したがって、本実施の形態によれば、ユニット41を小型軽量化することができ、ひいてはモジュール101を小型軽量化することができる。この点について、比較例と比較しつつ説明する。
In the
図10は、本実施の形態によるモジュール101と比較される比較例によるモジュール111の使用状態を示す概略断面図であり、図8に対応している。図11は、この比較例によるモジュール111の使用状態を示す、図10とは異なる断面に沿った概略断面図であり、図9に対応している。図10及び図11において、図8及び図9並びに図5乃至図7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。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a usage state of the
この比較例によるモジュール111が本実施の形態によるモジュール101と異なる所は、固体撮像装置31に代えて、図5乃至図7に示す固体撮像装置21が用いられている点と、ユニット41の接続端子42がガラス基板2から外側にはみ出すようにユニット41が図中の左右方向に拡張されている点と、ユニット41の接続端子42がプリント基板10の配線パターン12の接続部12aに直接に半田付け等により接続されている点のみである。
The
この比較例では、ユニット41の接続端子42がガラス基板2を経由することなく直接にプリント基板10の配線パターン12の接続部12aに接続されているので、接続端子42をガラス基板2からはみ出させるために、ユニット41を図中の左右両側に拡張しなければならず、その分、ユニット41(ひいてはモジュール111)の小型軽量化が阻害されている。
In this comparative example, since the
これに対し、本実施の形態によれば、ガラス基板2の表面の導体パターン4bをユニット41接続用電極として用いることができるので、ユニット41の接続端子42をガラス基板2からはみ出させる必要がなくなる。したがって、本実施の形態によれば、前記比較例に比べて、ユニット41(ひいてはモジュール111)の小型軽量化を図ることができるのである。
On the other hand, according to the present embodiment, since the
[第3の実施の形態]
図12は、本発明の第3の実施の形態によるモジュール121を模式的に示す概略断面図である。図12において、図1、図2及び図8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. 12 is a schematic cross-sectional view schematically showing a
本実施の形態によるモジュール121は、図8中のユニット41と、図1及び図2に示す固体撮像装置1と、ユニット41と固体撮像装置1との間に配置されたプリント基板130とから構成されている。
The
プリント基板130には、固体撮像素子3の受光領域に対応する領域に開口130aが形成されている。この例では、プリント基板130として、いわゆる両面プリント基板が用いられている。プリント基板130は、絶縁板131と、絶縁板131の一方の面に形成された配線パターン132と、それらの上を覆う保護用の絶縁膜133と、絶縁板131の他方の面に形成された配線パターン134と、それらの上を覆う保護用の絶縁膜135と、を有している。絶縁膜133の一部に開口が形成され、その開口から外部に露出した配線パターン132の一部が、配線パターン132の接続部132aとなっている。固体撮像装置1のガラス基板2の表面の導体パターン4が、この接続部12aに半田付け等により接続されている。なお、必要に応じて、導体パターン4と接続部12aとの間に、異方性導電膜(AFC)を介在させてもよい。また、絶縁膜135の一部に開口が形成され、その開口から外部に露出した配線パターン134の一部が、配線パターン134の接続部134aとなっている。なお、本実施の形態では、プリント基板130として、剛性を有するプリント基板が用いられているが、フレキシブルプリント基板を用いてもよい。
In the printed
本実施の形態によるモジュール121においても、前記第2の実施の形態によるモジュール111と同様に、ユニット41の接続端子42をガラス基板2からはみ出させる必要がない。したがって、本実施の形態によれば、前述した図10及び図11に示す比較例に比べて、ユニット41(ひいてはモジュール111)の小型軽量化を図ることができる。また、本実施の形態では、前記第2の実施の形態で用いられていた固体撮像装置31に代えて、それよりも小型軽量化を図ることができる固体撮像装置1が用いられている。したがって、本実施の形態によれば、ユニット41の点からのみならず、固体撮像装置1の点からも、モジュールの小型軽量化を図ることができる。
Also in 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。例えば、本発明によるモジュールが有するユニットは、フォーカス機構又はズーム機構を有するユニットに限定されるものではなく、何らかの電気要素を有するものであればよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the unit included in the module according to the present invention is not limited to the unit having the focus mechanism or the zoom mechanism, and may be any unit having any electrical element.
1,31 固体撮像装置
2 ガラス基板
3 固体撮像素子
4,5,5a,5b 導体パターン
6,6b 貫通ビア
7 バンプ
8 封止材
41 ユニット
42 接続端子
101,121 モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (10)
第1導体パターンが形成された第1面と前記第1面とは反対の面であって前記第1導体パターンと貫通ビアを介して電気的に接続される第2導体パターンが形成された第2面と有するガラス基板と、A first surface on which a first conductor pattern is formed and a surface opposite to the first surface, the second conductor pattern being electrically connected to the first conductor pattern via a through via. A glass substrate having two surfaces;
前記周辺領域に配置され、前記撮像素子と前記第1導電パターンとを電気的に接続されるバンプと、を備え、A bump disposed in the peripheral region and electrically connecting the image sensor and the first conductive pattern;
前記第2導体パターンは、前記第2面において前記バンプと前記受光領域との間に対応する位置に形成されていることを特徴とする撮像装置。The image pickup apparatus, wherein the second conductor pattern is formed on the second surface at a position corresponding to between the bump and the light receiving region.
前記貫通ビアは、前記ガラス基板において前記バンプと前記受光領域との間に対応する位置に形成されていることを特徴とする撮像装置。The image pickup apparatus, wherein the through via is formed at a position corresponding to the bump and the light receiving region on the glass substrate.
前記第1導体パターンは、前記第2導体パターンの形成位置の対向した位置に形成されていることを特徴とする撮像装置。The imaging device, wherein the first conductor pattern is formed at a position opposite to a position where the second conductor pattern is formed.
前記第1導体パターンの形状と前記第2導体パターンの形状とは、同一であることを特徴とする撮像装置。The shape of the said 1st conductor pattern and the shape of the said 2nd conductor pattern are the same, The imaging device characterized by the above-mentioned.
前記撮像素子の大きさと前記ガラス基板の大きさとは、同一であり、The size of the image sensor and the size of the glass substrate are the same,
前記ガラス基板は、前記撮像素子の前記受光領域及び前記周辺領域に対向して配置されていることを特徴とする撮像装置。The imaging apparatus, wherein the glass substrate is disposed to face the light receiving region and the peripheral region of the imaging element.
前記撮像素子の前記周辺領域と前記ガラス基板との間を封止する封止材を更に備えることを特徴とする撮像装置。An imaging apparatus, further comprising: a sealing material that seals between the peripheral region of the imaging element and the glass substrate.
前記第2導体パターンと電気的に接続される基板と、A substrate electrically connected to the second conductor pattern;
を備えることを特徴とする撮像モジュール。An imaging module comprising:
前記基板は、前記第2面上に配置されることを特徴とする撮像モジュール。The imaging module, wherein the substrate is disposed on the second surface.
被写体像を前記撮像素子の前記受光面の結像させるレンズと前記ガラス基板の前記第2導体パターンと電気的に接続される接続端子とを有するレンズユニットと、A lens unit having a lens for forming an image of a subject on the light receiving surface of the image sensor and a connection terminal electrically connected to the second conductor pattern of the glass substrate;
を備えることを特徴とする撮像モジュール。An imaging module comprising:
前記レンズユニットは、前記第2面上に配置されることを特徴とする撮像モジュール。 The imaging module, wherein the lens unit is disposed on the second surface.
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