JP7547541B2 - 撮像素子モジュール、撮像システム、撮像素子パッケージ及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子モジュール、撮像システム、撮像素子パッケージ及びその製造方法に関する。

中空のパッケージ内部に固体撮像素子などの電子部品を封入した撮像素子モジュールが提案されている。特許文献１、３には基板と枠と固体撮像素子と透光性部材とから構成された固体撮像素子モジュールが開示されている。また、特許文献２には基板と、基板上にモールド成型された樹脂枠とで構成された固体撮像素子パッケージが開示されている。

特開２０１３－２４３３３９号公報 特願２０１３－５５７４３０号公報（特許第６１７６１１８号） 特開２０１５－１８５７６３号公報

しかしながら、上述した従来の技術において、撮像素子モジュールを構成する材料間の線膨張係数差により基板に反りが発生し、撮像素子モジュール製造工程において、撮像素子モジュールの搬送、吸着固定に支障をきたすという課題があった。また、撮像素子モジュール完成後も、撮像素子モジュールの使用環境の温度変化によって、基板に大きな反りを生じ、撮像素子受光面に大きな反りを生じる場合があるという課題があった。

本発明は、温度変化による変形を抑えることが可能な撮像素子モジュール、撮像システム、撮像素子パッケージ、撮像素子モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、第１の主面、第２の主面および前記第１の主面と前記第２の主面に連続する外縁を有する基板と、前記第１の主面に取り付けられた固体撮像素子と、前記固体撮像素子の周囲を囲むように前記第１の主面に取り付けられた枠体と、前記枠体の上に固定された透光性部材と、を備える撮像素子モジュールであって、前記第１の主面に設けられた第１の内部端子と、前記第２の主面に設けられた第２の内部端子と、が電気的に接続され、前記基板は、第１の内部配線を介して前記第１の内部端子と接続された第１の導体層と、第２の内部配線を介して前記第２の内部端子と接続された第２の導体層と、を含み、前記固体撮像素子の端部から前記第１の内部端子までの平面方向の距離は、前記端部から前記第２の内部端子までの平面方向の距離よりも長く、平面視において前記第１の内部配線と前記第２の内部配線とは重ならない撮像素子モジュールが提供される。
本発明の他の実施形態によれば、第１の主面、第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面に連続する外縁を有し、複数の導体層および複数の絶縁層を含む基板と、前記第１の主面に取り付けられた固体撮像素子と、前記固体撮像素子の周囲を囲むように前記第１の主面に取り付けられた枠体と、前記枠体の上に固定された透光性部材と、を備える撮像素子モジュールであって、前記第１の主面に設けられた第１の内部端子と、前記第２の主面に設けられた第２の内部端子と、が電気的に接続され、前記固体撮像素子の端部から前記第１の内部端子までの平面方向の距離は、前記端部から前記第２の内部端子までの平面方向の距離よりも長く、平面視において前記固体撮像素子と前記第２の内部端子とが重なることを特徴とする撮像素子モジュールが提供される。

本発明の他の実施形態によれば、第１の主面、第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面に連続する外縁を有し、第１の導体層と、第２の導体層と、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に位置する第１の絶縁層と、を含む基板と、前記第１の主面に取り付けられた枠体と、を備える撮像素子パッケージであって、前記第１の主面に設けられた第１の内部端子と、前記第２の主面に設けられた第２の内部端子と、が電気的に接続され、前記第１の内部端子と前記第１の導体層を接続する第１の内部配線と、前記第１の絶縁層を貫通する第３の内部配線と、前記第２の内部端子と前記第２の導体層を接続する第２の内部配線と、を有し、平面視において、前記第１の内部配線と、前記第２の内部配線と、の間に前記第３の内部配線が配され、平面視において前記第１の内部配線と前記第２の内部配線とは重ならないことを特徴とする撮像素子パッケージが提供される。

本発明によれば、温度変化による変形を抑えることが可能な撮像素子モジュール、撮像システム、撮像素子パッケージ及びその製造方法を提供することができる。

第１実施形態に係る撮像素子モジュールの平面図である。 第１実施形態に係る撮像素子モジュールの断面図である。 第１実施形態の変形例に係る撮像素子モジュールの平面図である。 第１実施形態の変形例に係る撮像素子モジュールの断面図である。 第１実施形態に係る撮像素子モジュールの製造方法を示す図である。 第１実施形態に係る撮像素子モジュールの製造方法を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る撮像素子モジュールの製造方法を示す図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 本発明の実施例および比較例を説明する図である。 本発明の実施例および比較例を説明する図である。 本発明の実施例および比較例を説明する図である。 本発明の実施例および比較例を説明する図である。 第２実施形態による撮像システムのブロック図である。 第２実施形態による撮像システムを説明するための図である。 第３実施形態における車載カメラに関する撮像システムのブロック図である。 第３実施形態における車載カメラに関する撮像システムのブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る撮像素子モジュール１を説明する。図１は本実施形態に係る撮像素子モジュール１の平面図である。詳しくは、図１（ａ）は撮像素子モジュール１の表側の平面図、図１（ｂ）はＡ部の拡大図、図１（ｃ）は撮像素子モジュール１の裏側の平面図である。図２は本実施形態に係る撮像素子モジュール１の断面図である。詳しくは、図２（ａ）は図１（ａ）のII―II’線における撮像素子モジュール１の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ部の拡大図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＤ部の拡大図である。各図にはＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を示している。便宜上、Ｚ軸の＋方向を上、－方向を下として説明する。

撮像素子モジュール１は固体撮像素子１０と、固体撮像素子１０を収容する撮像素子パッケージ５０とを備える。撮像素子パッケージ５０は、主にプリント基板２０と透光性部材３０と樹脂枠(枠体）４０とを備えて構成される。

樹脂枠４０は固体撮像素子１０に対応する開口を有する。透光性部材３０は光学部材として機能し得る。固体撮像素子１０はプリント基板２０に固定される。透光性部材３０は樹脂枠４０を介してプリント基板２０に固定され、内部空間５１０を介して固体撮像素子１０に対向する。樹脂枠４０は透光性部材３０と固体撮像素子１０との間の内部空間５１０を囲む。樹脂枠４０の開口内に上述した内部空間５１０が形成される。

撮像素子モジュール１を構成する部材の位置関係は、ＸＹ平面において定められ得る。ここで、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。固体撮像素子１０の表面１０１と固体撮像素子１０の裏面１０２はＸＹ平面に平行である。また、典型的な例として、透光性部材３０の外面３０１および透光性部材３０の内面３０２にはＸＹ平面に平行である。表面１０１は内面３０２に対向し、裏面１０２はプリント基板２０の配置領域２１０に対向してプリント基板２０に接着されている。

典型的な固体撮像素子１０および撮像素子モジュール１のＸＹ平面への投影形状は矩形である。また、固体撮像素子１０のＸ方向における寸法はＹ方向、Ｚ方向における寸法よりも小さく、概ね平板形状である。以下、便宜的にＺ方向における寸法を厚みもしくは高さと称する。

Ｘ方向およびＹ方向において、撮像素子モジュール１の外縁は、樹脂枠４０の外縁４０５と透光性部材３０の外縁３０５、変形例では加えて、プリント基板２０の外縁２０５とによって規定される。樹脂枠４０は外縁４０５に加えて内縁４０３を有する。

ＸＹ平面に対し、Ｚ方向に沿って、その部材を投影した場合の影の領域を投影領域とする。ここで、ある部材とは異なる他の部材が、ある部材の投影領域内に位置することは、Ｚ方向から見た場合に、ある部材と他の部材とが重なることを意味する。逆に、ある部材の投影領域外に他の部材の投影領域の一部が位置する場合、他の部材の少なくとも一部は、ある部材と重らない領域に位置するということができる。投影領域の内外の境界は、対象の部材の輪郭である外縁および内縁（内縁は存在しない場合もある）に対応する。例えば固体撮像素子１０の投影領域に、固体撮像素子１０に対向する透光性部材３０の投影領域は含まれるため、固体撮像素子１０に透光性部材３０は重なっている。

固体撮像素子１０は主部１１と副部１２を有している。主部１１は固体撮像素子１０の中央に位置し、副部１２はその周辺に位置する。固体撮像素子１０は限定されないが、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｅｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどであり得る。主部１１は撮像部であって、マトリクス状に配列された複数の画素を備える。固体撮像素子１０において、透光性部材３０との対向面である表面１０１が光入射面となる。光入射面は、受光面を有する半導体基板の上に設けられた多層膜の最表層によって構成することができる。多層膜は、カラーフィルタ層、マイクロレンズ層、反射防止層、遮光層などの光学的な機能を有する層、平坦化層、パッシベーション層などを含む。

副部１２は、主部１１を駆動するための駆動回路、主部１１からの信号または主部１１への信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像素子１０がＣＭＯＳイメージセンサである場合、これらの回路をモノリシックに形成することが容易である。副部１２には固体撮像素子１０と外部との信号の通信を行うための電極（電極パッド）１０３が設けられる。

プリント基板２０の中央領域の少なくとも一部には固体撮像素子１０が配置され、固体撮像素子１０はプリント基板２０に固定される。典型的には、固体撮像素子１０は、図２、図３に示すように、プリント基板２０の配置領域２１０と固体撮像素子１０の裏面１０２との間に配された接着剤５０２を介して固定される。ただし、接着剤５０２が固体撮像素子１０の側面である外縁１０５とプリント基板２０の内面２０２のみに接し、プリント基板２０の配置領域２１０と固体撮像素子１０の裏面１０２との間に接着剤５０２が配されなくてもよい。接着剤５０２は導電性であってもよく、絶縁性であってもよい。また、接着剤５０２は高い熱伝導性を有することが好ましく、金属粒子を含有するものを用いることもできる。

また、固体撮像素子１０がシリコンウェハ基板上に形成されたものである場合、一般に、シリコンウェハの線膨張係数は約３ｐｐｍ／℃であって、プリント基板２０の平面方向の線膨張係数との差が大きくなる。そのため、固体撮像素子１０の反りを抑制するためには、接着剤５０２としてゴム弾性を有するものを選択することが好適である。具体的にはシリコーン樹脂が好ましく、その弾性率は１～１００ＭＰａであることが好適である。特に固体撮像素子１０のＸＹ方向の平面サイズが大きい場合、シリコーン樹脂は固体撮像素子１０の反りを抑制するのに効果的であり、ＡＰＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｙｐｅＣ）以上のサイズの固体撮像素子に対して高い効果を示す。

撮像素子パッケージ５０は、撮像素子パッケージ５０の内側（内部空間５１０の側）の面（プリント基板２０の内面２０２）に形成された内部端子２５と、撮像素子パッケージ５０の外側の面（プリント基板２０の外面２０１）に形成された外部端子２７とを有する。複数の内部端子２５が並んで内部端子群を構成している。

これら内部端子２５、外部端子２７はプリント基板２０と一体に設けられている。本例では、図１（ａ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って列状に並んだ複数個の内部端子２５からなる内部端子群が、固体撮像素子１０を囲む様に配されている。このような内部端子２５の配置に限らず、Ｘ方向のみ、あるいはＹ方向のみに沿って列状に並んだ内部端子群を配することもできる。

また、複数の外部端子２７が外部端子群を構成している。外部端子群の一部、もしくは全部には、公知の方法で複数の電子部品が半田で接続される。このため予めこれらの電子部品の形状、およびこれらの電子部品を繋ぐ配線回路に合わせた配置で外部端子群は形成される。外部端子群の表面には半田付けに適したメッキ層が形成されてもよい。例えば、メッキ層としてはニッケルメッキ（５～１０μｍ）、金メッキ（０．１～１μｍ）が好適である。

電子部品は限定されず、様々な部品が実装され得る。例えば、電源ＩＣ６０８、コンデンサ６０９、コネクタ６１２、抵抗６１１等が挙げられる。この他、不図示の水晶振動子、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路などの発振回路部品が搭載されてもよい。外部端子６０７の上には部品が搭載されてもよく、搭載されなくても良い。部品が搭載されない端子は、回路の動作チェックの際にプローブを当接させるパッドとして利用され得る。特に撮像素子モジュール１の出荷検査の際に電気的特性を検査するために、プリント基板２０の外縁近傍に検査用のパッド列６１２を配することが可能である。

本実施形態では、撮像素子モジュール１を構成する固体撮像素子１０の電極１０３と撮像素子パッケージ５０の内部端子２５は、接続導体１０４を介して電気的に接続されている。接続導体１０４は金属線であって、主に金線、アルミ線、銅線等であり得る。接続導体１０４は、ワイヤーボンダーを使用した超音波熱圧着により内部端子２５に接続される。

また、電極１０３と内部端子２５の接続をフリップチップ接続としてもよい。この場合、電極１０３は固体撮像素子１０の裏面１０２に設けられ、内部端子２５や接続導体１０４は配置領域２１０に位置する。

プリント基板２０は、所謂、多層ビルドアップ基板である。図２（ｃ）の拡大図に示されたように、多層ビルドアップ基板は、コアとなるプリプレグからなる絶縁層２２０の両面に、導体層２１１ａ、２１１ｂを設けた両面基板を内包する。導体層２１１ａ、２１１ｂはリソグラフィーによって、所望のパターンにパターニングされた後に、ドリルビア内に設けた内部配線２６０によって必要箇所が接続されている。

さらに、両面基板の上面には絶縁層２２１ａおよび導体層２１２ａが、この順に形成され、両面基板の下面には絶縁層２２１ｂおよび導体層２１２ｂが順に形成されている。導体層２１２ａ、２１２ｂも、導体層２１１ａ、２１１ｂと同様にリソグラフィーによって、所望のパターンにパターニングされる。その際にレーザービア内に設けた内部配線２６１ａ、２６１ｂによって必要箇所が導体層２１１ａ、２１１ｂと接続されている。以下、同様に絶縁層２２２ａおよび導体層２１３ａと、絶縁層２２２ｂおよび導体層２１３ｂとが形成される。また、絶縁層２２３ａおよび導体層２１４ａと、絶縁層２２３ｂおよび導体層２１４ｂとが形成されている。導体層２１１ａ～２１４ａは内部配線２６１ａによって接続され、導体層２１１ｂ～２１４ｂは内部配線２６１ｂによって接続される。絶縁層２２１ａ～２２３ａ、２２１ｂ～２２３ｂもプリプレグからなる。

絶縁層２２０の厚さは、およそ０．０５～１．５ｍｍ、絶縁層２２１ａ～２２３ａ、絶縁層２２１ｂ～２２３ｂの厚さは、およそ０．０５～０．３ｍｍである。本実施形態では、プリント基板２０がビルドアップ基板の例を示したが、本発明は、これに限定されない。例えば、絶縁層２２０の厚さは、他の絶縁層２２１ａ～２２３ａ、２２１ｂ～２２３ｂと同様の厚さを有していてもよく、ドリルビアを使用しない基板（エニーレイヤー基板）であってもよい。

プリプレグは、繊維をクロス上に織った、あるいは編んだものに、樹脂を含浸させたものである。樹脂は多くはエポキシやフェノールを主成分とするものが広く使用されている。また、樹脂は多くの場合、紙、ガラス等の絶縁フィラーを含有している。さらに繊維はガラス繊維のものが一般的であるが、絶縁性であれば、これに限定されない。

プリント基板２０の内面（第１の主面）２０２側の導体層２１４ａに内部端子２５が、外面（第２の主面）２０１側の導体層２１４ｂに外部端子２７が、夫々、リソグラフィーによるパターニングを経て形成されている。このようにして、内部端子２５と外部端子２７はプリント基板２０の内部配線２６０、２６１ａ、２６１ｂからなる内部配線２６を介して電気的に連続している。導体層２１１ａ～２１４ａ、２１１ｂ～２１４ｂは一般には銅が好適である。必要に応じて他の金属を使用しても良い。

図２（ｃ）において、外部端子２７には半田６０１を介してコンデンサ６０９が接続されている。接続導体１０４の長さは、およそ固体撮像素子１０の厚さ程度であって、例えば０．１～１ｍｍである。プリント基板２０の厚さは０．１～１ｍｍであり、内部配線２６１ａ、２６１ｂ、２６０を一直線上に配置した場合、その長さは、およそ０．１～１ｍｍである。つまり、固体撮像素子１０の電極１０３からコンデンサ６０９の端子までの距離はおよそ０．２～２ｍｍとすることが可能であり、この配線によるインダクタンスも、およそ０．２～２ｎＨに抑えることが可能となる。この数値は、特許文献１、特許文献３のように、固体撮像素子を搭載するプリント基板と、電子部品を搭載する基板とが異なる場合の配線インダクタンスと比較して十分小さい。

本実施形態では、内部端子２５の外面２０１への投影領域、および電極１０３の外面２０１への投影領域に電子部品が重ならない様に、電子部品の配置を設けることが好ましい。これは、内部端子２５の外面２０１への投影領域、および電極１０３の外面２０１への投影領域に加熱したメタルステージの一部を当接した状態でワイヤボンディングを行うことが、安定した温度下で超音波熱圧着を確実に行うために必要であるためである。

プリント基板２０は、中央領域が、中央領域を囲む周辺領域に対して窪んだ形状、すなわち凹形状を有していてもよい。また、図２（ｃ）に示したようにソルダーレジスト層２３０が表面に形成されており、必要に応じてパターニングによる開口を有していることが好ましい。

図２において、樹脂枠４０はプリント基板２０の外縁２０５を完全に覆っている。外縁２０５をエンドミルによる一般的なルーター加工にて形成する場合、外縁２０５の面にはプリント基板を構成するプリプレグ内のガラス繊維、フィラー、樹脂からなる異物が付着する。この異物は洗浄によって完全に除去することが難しい。撮像素子モジュール１の製造工程において、これらの異物が飛散し、固体撮像素子１０の主部１１に付着した場合、電気特性検査において不良となる可能性が高まり、好ましくない結果が生じ得る。従って、樹脂枠４０がプリント基板２０の外縁２０５を完全に覆っていることが、歩留まりを上げるために有効である。このような樹脂枠４０は、特許文献３に記載のように、所定の樹脂枠４０の形状を彫り込んだ金型にプリント基板２０をインサート成型することで作ることが可能である。その際に金型に電子部品が当たって潰れることの無いように、外面２０１に当接される金型の表面に、電子部品の逃げ部を彫り込むことが好ましい。

樹脂枠４０の材料としては、撮像素子モジュールに必要な強度と形状安定性を有していることが好ましい。また、樹脂枠４０は、撮像素子モジュールの使用環境下で、固体撮像素子に悪影響を及ぼすハロゲン、長期的に水分に溶け込み透光性部材３０の内面３０２に移行して析出する様な物質を含まないことが好ましい。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、セルロース系樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリメチルペンテン等の熱可塑性樹脂も使用可能である。なお、－４００℃～１３０℃までの広い温度域で強度、形状を安定して保つためには、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂等も使用可能であるが、エポキシ樹脂を主成分とするものが好適である。特に、ビスフェノールＡ、あるいはノボラックのグリシジルエーテル型樹脂をベースにし、これに芳香族アミン硬化剤、フェノール樹脂硬化剤あるいは酸無水物硬化剤、および充てん材を配合したものが良い。

フィラーとして、シリカ粉、タルクなどを約７０～８５重量％含んだものが、成形後の寸法変化が少ないため好ましい。また、金型からの離型性を高めるための離型剤や難燃剤を入れることが好ましい。

図３は本実施形態に係る変形例としての撮像素子モジュール１の平面図である。詳しくは、図３（ａ）は撮像素子モジュール１の表側の平面図、図３（ｂ）はＡ部の拡大図、図３（ｃ）は撮像素子モジュール１の裏側の平面図である。図４は本実施形態に係る変形例としての撮像素子モジュール１の断面図である。詳しくは、図４（ａ）は図３（ａ）のＩＶ―ＩＶ’線における撮像素子モジュール１の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ部の拡大図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＤ部の拡大図である。各図にはＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を示している。以下、変形例としての撮像素子モジュール１について、同一もしくは類似の構成には共通の符号を付けて、各図面を相互に参照しながら説明を行う。

図４では樹脂枠４０はプリント基板２０の外縁２０５を覆っていない。したがって、プリント基板の外縁２０５の加工方法が、前述のルーター加工の場合、固体撮像素子１０の主部１１への異物付着による歩留まりの低下が問題となる。しかしながら、外縁２０５の加工方法をウェットダイシングとすることである程度、歩留まりの低下を回避することが可能である。

変形例においても、本実施形態において上述したものと同様の材料が使用可能である。樹脂枠の成形方法も第一の例と同様のトランスファー成形が可能であるが、本例の場合、インジェクション成形、圧縮成形でも良い。本例においては、樹脂枠４０単体で成形したものをプリント基板２０の内面２０２上に接着剤５０１を介して固定している。この接着固定に使用する樹脂としては樹脂枠４０と同様に、撮像素子モジュールに必要な強度と形状安定性を有していることが好ましい。また、樹脂枠４０は、撮像素子モジュールの使用環境下で、固体撮像素子に悪影響を及ぼすハロゲン、長期的に水分に溶け込み透光性部材３０の内面３０２に移行して析出する様な物質を含まないことが好ましい。例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂が好適であり、適度にフィラー、カップリング剤、難燃剤を含んでいても良い。

なお、図２、図４の断面構造に限らず、固体撮像素子１０と透光性部材３０の距離を小さくしたり、透光性部材３０に枠部を設けるなどしたりすることで、樹脂枠４０が内部空間５１０を囲まずに固体撮像素子１０のみを囲むようにしてもよい。つまり、樹脂枠４０は内部空間５１０および固体撮像素子１０の少なくとも一方を囲んでいればよい。

透光性部材３０は固体撮像素子１０に対向し、固体撮像素子１０を保護する機能を有する。透光性部材３０は、固体撮像素子１０が感度を有する波長の光（典型的には可視光）に対して透明であることが求められる。そのような透光性部材３０としての好ましい材料はプラスチック、ガラス、水晶等が挙げられる。なお、後述するように、透光性部材３０が樹脂枠４０に貼られる場合、水晶は固体撮像素子１０の反りを効率的に抑えることができる。このため、水晶を透光性部材３０として用いることが好ましい。透光性部材３０の表面には反射防止コーティング、赤外カットコーティングが形成されても良い。

透光性部材３０は樹脂枠４０と接着剤５０３を介して接着されている。プリント基板２０の中央領域と透光性部材３０の中央域との間に固体撮像素子１０および内部空間５１０が位置している。本実施形態では、透光性部材３０はＺ方向において樹脂枠４０よりも固体撮像素子１０およびプリント基板２０から離れて位置しており、透光性部材３０の固体撮像素子１０との対向面である内面３０２に、接着剤５０３が設けられている。しかし、特開２００３－１０１０４２号公報の図３のように、樹脂枠４０の一部をＺ方向において透光性部材３０よりも固体撮像素子１０およびプリント基板２０から離れて配置し、透光性部材３０の外面３０１に接着剤５０３を設けてもよい。

接着剤５０１、５０２、５０３の厚さは例えば１～１０００μｍであり、典型的には１０～１００μｍであり得る。第１の例においては、樹脂枠４０とプリント基板２０とは直接に接合され、変形例においては、樹脂枠４０とプリント基板２０とは接着剤５０１を用いて接着されている。固体撮像素子１０とプリント基板２０とは、接着剤５０２を用いて接着され、透光性部材３０と樹脂枠４０とは、接着剤５０３を用いて接着されている。これらの接着の順番は特に限定されないが、透光性部材３０と樹脂枠４０との接着に先立って樹脂枠４０とプリント基板２０との接着が行われることが好ましい。また、固体撮像素子１０とプリント基板２０との接着に先立って樹脂枠４０とプリント基板２０との接着が行われることが好ましい。つまり、まず樹脂枠４０とプリント基板２０とが接着され、撮像素子パッケージ５０が形成される。この撮像素子パッケージ５０に固体撮像素子１０が固定された後、透光性部材３０が撮像素子パッケージ５０に接着される。

プリント基板２０と樹脂枠４０とは、直接、あるいは接着剤５０１によって、プリント基板２０および樹脂枠４０の接合面の全周で接合されることが好ましい。また、透光性部材３０と樹脂枠４０も接着剤５０３によって接合面の全周で接合されることが好ましい。このように、プリント基板２０および透光性部材３０のそれぞれの周辺領域の全周を接着領域とすることにより、固体撮像素子１０の周囲の内部空間５１０を外部の空気に対して気密な空間とすることができる。この結果、内部空間５１０への異物の侵入を抑制し、信頼性を向上することが可能となる。なお、気密性を確保するためには、十分な量の接着剤を用いることが望ましい。

上述の接着剤５０１、５０２、５０３は、それぞれ、塗布された接着剤が固化したものである。接着剤の種類としては、溶媒の蒸発による乾燥硬化型、光や熱による分子の重合などによって硬化する化学反応型、融解した接着剤の凝固によって固化する熱溶融（ホットメルト）型などが挙げられる。典型的な接着剤としては、紫外線や可視光で硬化する光硬化型樹脂、熱で硬化する熱硬化型樹脂などが用いられる。接着剤５０１、５０２には熱硬化型樹脂を好適に用いることができ、接着剤５０３には光硬化型樹脂を好適に用いることができる。接着剤の色見としては、熱硬化性樹脂の場合には、白、黒、透明等、特に限定は無く用いることが可能である。光硬化型樹脂は、可視光、紫外光に対して透明である。接着剤は適度に無機あるいは有機のフィラーを含んでいてもよい。フィラーを含むことで耐湿性を向上させることが可能である。硬化後の接着剤の弾性率は限定されないが、異種材料同士を接着する場合には、１ＭＰａ以上１００ＧＰａ以下の範囲が好適である。但し、弾性率はこの値に限られない。後述するように、ＡＰＳＣサイズ、ＦＵＬＬサイズの大型の固体撮像素子１０を用いる場合、ゴム弾性を有する接着剤を用いることで、プリント基板２０との線膨張の違いを吸収することができる。この場合。さらに弾性率は１～１００ＭＰａであることが好ましい。

樹脂枠４０は、プリント基板２０に対向し、プリント基板２０に直接に接着された、あるいは接着剤５０１に接着された接合面４０１と、透光性部材３０に対向し接着剤５０３に接着された接合面４０２を有する。樹脂枠４０は固体撮像素子１０と透光性部材３０の間の内部空間５１０を囲むように設けられている。樹脂枠４０において、内部空間５１０に面して内部空間５１０を囲む面が内縁４０３である。樹脂枠４０の外縁４０５は外部空間に露出している。図１、図３の樹脂枠４０は、Ｙ方向において、プリント基板２０と透光性部材３０との間から外部空間に向かって延在した拡張部４０４を有している。図３の変形例において、拡張部４０４には、貫通穴４０６が設けられており、貫通穴４０６は、電子機器の筐体等に固定するためのねじ止め用の穴、または、位置決め用の穴として用いられ得る。電子機器には、スチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置、撮影機能を有する情報端末などが含まれる。

内部空間５１０の気密性を高めるため、樹脂枠４０は隙間なく内部空間５１０を囲んでいることが好ましい。また、樹脂枠４０の剛性、ひいては撮像素子モジュール１の剛性を確保するため、樹脂枠４０は切れ目のない閉ループであることが好ましい。また、後述するように、熱伝導性を確保するためにも、樹脂枠４０は周方向において連続した閉ループであることが好ましい。但し、製造上の制約により、樹脂枠４０を辺ごとに複数に分割して形成してもよい。また、内部空間５１０と外部空間を連通させるため、樹脂枠４０にスリットを設けてもよい。このように樹脂枠４０に切れ目が存在する場合、樹脂枠４０に生じる不連続な部分（スリット）は極力少ないことが望ましく、具体的には、内部空間５１０、固体撮像素子１０を囲む周の長さの１０％未満であることが望ましい。すなわち、内部空間５１０、固体撮像素子１０を囲む周に沿って、その周の長さの９０％以上に亘って樹脂枠４０が存在する場合、樹脂枠４０は内部空間５１０、固体撮像素子１０を囲むとみなし得る。例えば、内縁４０３が縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの矩形であり、内縁４０３の周長が８０ｍｍである場合、樹脂枠４０に設けるスリットの幅は合計で８ｍｍ未満であれば、樹脂枠４０が内部空間５１０を囲んでいるとみなし得る。この場合においても、１つあたりのスリットの幅は小さいことが好ましい。例えば、８ｍｍ幅のスリットを１つ設けるよりは、４ｍｍ幅のスリットを２つ設ける方が好ましい。

本実施形態は、接着剤を用いて樹脂枠４０とプリント基板２０とを貼り合せていることから、樹脂枠４０の材料がプリント基板２０の材料と異なる場合に好適である。また、本実施形態は、樹脂枠４０の材料は透光性部材３０の材料と異なる場合にも好適である。

樹脂枠４０は、固体撮像素子１０と透光性部材３０との間隔を規定するとともに、透光性部材３０を支持する機能を有する。また、樹脂枠４０は上述したようなねじ止め用や位置決め用の穴を有していてもよい。

続いて、第１実施形態に係る撮像素子パッケージ５０および撮像素子モジュール１の製造方法を説明する。図５Ａ、図５Ｂは第１実施形態に係る撮像素子パッケージ５０および撮像素子モジュール１の製造方法を示す図であって、図１（ａ）のII―II’線における断面を表している。

図５Ａ（ａ）において、先ず、プリント基板２０を用意する。プリント基板２０には、内部端子２５、内部配線２６、外部端子２７が形成されている。内部端子２５はプリント基板２０の内面２０２に設けられ、外部端子２７はプリント基板２０の外面２０１に設けられる。このようなプリント基板２０は、例えば以下のように形成される。

プリント基板２０は図２のＤ部拡大図に示す断面構造を有しており、いわゆる多層ビルドアップ基板工法で形成される。多層ビルドアップ基板工法において、先ず、コアとなるプリプレグからなる絶縁層２２０の両面に導体層２１１ａ、２１１ｂが形成され、両面基板が準備される。次に、所定の位置にドリルを使ってビアが形成され、金属メッキによって内部配線２６０が形成される。次に、導体層２１１ａ、２１１ｂがリソグラフィーによって、所望のパターンにパターニングされる。これにより両面基板が完成する。

さらに、両面基板の上面に絶縁層２２１ａ、導体層２１２ａが順に形成され、両面基板の下面に絶縁層２２１ｂ、導体層２１２ｂが順に形成される。続いて、再び所定の位置にレーザーを使ってビアが形成される。さらに、レーザービア内にメッキ処理によって、内部配線２６１ａ、２６１ｂが形成され、必要箇所が導体層２１１ａ、２１１ｂと接続される。導体層２１２ａ、２１２ｂも、導体層２１１ａ、２１１ｂと同様にリソグラフィーによって、所望のパターンにパターニングされる。以下、同様に絶縁層２２２ａ、２２２ｂ、導体層２１３ａ、２１３ｂが形成され、絶縁層２２３ａ、２２３ｂ、導体層２１４ａ、２１４ｂが形成される。最後に、ソルダーレジスト層２３０が形成され、リソグラフィーによって所望の開口が形成される。

図５Ａ（ｂ）は、プリント基板２０の外面２０１上に電子部品６００を搭載する工程を示す。電子部品６００は表面実装方法にてプリント基板２０の外面２０１上に半田接続される。まず、プリント基板２０の外面２０１上に設けられた外部端子２７の配置と一致した開口を有する印刷マスクを準備する。次に、印刷マスクは、その開口と外部端子２８とが一致するように、外面２０１上に当接される。その状態において、半田ペーストがマスク上に配され、スキージを使用して半田ペーストが外面２０１上に印刷される。次に、マウンタを使用して、所望の電子部品６００が、外部端子２７と各電子部品６００の端子とが一致するように、外面２０１上に搭載される。電子部品６００は、上述したように、電源ＩＣ６０８、コンデンサ６０９などを含み得る。電子部品６００が搭載されたプリント基板２０は、リフロー炉を通り、外部端子２７と各電子部品６００の端子との半田接合が完成する。半田ペーストに含まれるフラックスは、後の工程でプリント基板２０から脱離し、固体撮像素子１０上に付着した場合、歩留まりを低下させる原因となり得る。そのため、洗浄機および洗浄液を使用して、フラックスを洗浄することが望ましい。

図５Ａ（ｃ）は、プリント基板２０を金型に挿入し、樹脂枠４０を成型する工程を示している。上金型４００１は内面２０２上の一部に当接し、下金型４００２は外面２０１の外縁２０５近傍に当接することによって、閉空間４００３、４００４、４００５が形成される。閉空間４００３は不図示のゲート、ランナー、カル、ポッドに繋がっている。金型は予め、樹脂枠４０のガラス転移温度Ｔｇｆ以上の温度に予熱されている。樹脂枠４０を成す樹脂は予め、主成分、硬化剤、離型剤、カップリング剤、難燃剤等の所望の材料を粉状態で混合され、円筒状に固めたタブレットとして用意される。タブレットは前述のポッドに投入され、金型の閉空間４００３のみに、カル、ランナー、ゲートを通じて、圧力が加えられることで圧入される。樹脂の特性によって規定される硬化時間を経た後に、金型が開かれ、図５Ａ（ｄ）の撮像素子パッケージ５０が取り出される。閉空間４００４は、電子部品６００に下金型４００２が接触し、電子部品６００を破損しないように設けられる。また、閉空間４００５はプリント基板２０の内部端子２５を傷付けないように設けられる。本例は、いわゆるトランスファー成型の例であるが、成型方法はインジェクション成型、圧縮成形等であっても良い。

図５Ｂ（ｅ）は固体撮像素子１０をプリント基板２０の内面２０２上に固定する工程を示す。プリント基板２０の内面２０２と、固体撮像素子１０の裏面１０２の少なくとも一方、または、典型的にはプリント基板２０の内面２０２のみに接着剤５０２が塗布される。そして、固体撮像素子１０が接着剤５０２の上に配置される。この後、接着剤５０２が硬化され、固体撮像素子１０とプリント基板２０とが接着される。接着剤５０２は、撮像素子モジュール１の使用環境下において、十分な接着強度を保持することが望ましい。また、高い濡れ性を示す溶剤成分を含み、溶剤成分のブリードが進行し、プリント基板２０の内面２０２における内部端子２５の表面を汚染するものは、接着剤として好ましくない。さらに、ハロゲンを含み、半導体の配線に腐食性を示すもの、硬化物が揮発成分を含み透光性部材３０の内面３０２に生じた結露水に溶け込み、結果として内面３０２を汚染するものも好ましくない。接着剤には、一般に硬く、強度が高いエポキシが用いられることが多い。なお、本実施形態においては、ＡＰＳＣサイズ、ＦＵＬＬサイズの大型の固体撮像素子１０と、プリント基板２０との線膨張の違いを吸収するため、ゴム弾性を有する接着剤を用いることが好ましい。特に好適な弾性率は１～１００ＭＰａである。接着剤５０２は固体撮像素子１０の裏面１０２の全面、もしくは一部と接着されていればよい。また、接着剤５０２は、固体撮像素子１０の外縁１０５の一部と接着していてもよい。

図５Ｂ（ｆ）は、固体撮像素子１０とプリント基板２０とを電気的に接続する工程を示す。本例ではワイヤボンディング接続が用いられる。キャピラリ３４５の先端から供給された金属ワイヤの一端は電極１０３に接続され、次いで、金属ワイヤの他端が内部端子２５に接続される。このようにして、金属ワイヤにより接続導体１０４が形成される。なお、フリップチップ接続を採用する場合には、バンプが接着剤５０２と接続導体１０４とを兼ねることもできる。

図５Ｂ（ｇ）は、透光性部材３０を樹脂枠４０に接着する工程を示す。なお、図５Ｂ（ｇ）は、すべての内部端子２５とすべての電極１０３とを接続導体１０４で接続した後の撮像素子モジュール１を表している。

樹脂枠４０の接合面４０２と透光性部材３０の接合面である内面３０２の少なくとも一方に接着剤５０３が塗布される。上述したように、典型的な接着剤５０３は光硬化性樹脂である。接着剤５０３の塗布には印刷法、ディスベンス法等を用いることができる。次に透光性部材３０が樹脂枠４０に載置される。この時点において、接着剤５０３は液体である。そのため、透光性部材３０の自重あるいは押圧により透光性部材３０が樹脂枠４０に押し付けられ、余分な接着剤５０３は樹脂枠４０と透光性部材３０の間からはみ出す場合がある。その後、塗布された接着剤５０３を適当な方法で固化させる。これにより、液体である接着剤５０３は固体である接着剤５０３となり、接着剤５０３を介して樹脂枠４０と透光性部材３０とが接着される。

接着剤５０３が接合面の全周に形成される場合、接着剤５０３として熱硬化接着剤を用いると、加熱時に内部空間５１０が熱膨張し、内圧により液体状態の接着剤５０３を押し出してしまう可能性がある。本実施形態において、接着剤５０３として光硬化性樹脂を用いることにより、このような接着剤５０３の浸出を防ぐことができる。なお、光硬化性接着剤を光硬化によって半硬化させた後であれば、後硬化として補助的に熱硬化を用いることができる。光硬化性の接着剤５０３を好適に用いるうえでは、透光性部材３０は紫外線などの接着剤５０３が反応する波長に対して十分な光透過性を有することが好ましい。

以上により、本実施形態における撮像素子パッケージ５０および撮像素子モジュール１を製造することが出来る。

続いて、本実施形態の変形例に係る撮像素子パッケージ５０および撮像素子モジュール１の製造方法を説明する。図６は変形例に係る撮像素子パッケージ５０の製造方法を示す。図６（ａ）は、図５Ａ（ｃ）に相当する工程を表しており、図６（ｂ）は図５Ａ（ｄ）に相当する工程を表している。本実施形態における撮像素子パッケージ５０は、別途、単独で作られた樹脂枠４０をプリント基板２０の内面２０２に接着することで得られる。図６（ａ）はプリント基板２０の内面２０２上に接着剤５０１を塗布する工程を示している。ここでは、事前に成形された樹脂枠４０が用意される。

樹脂枠４０の表面には、サンドブラスト加工により凹凸を形成されることが好ましい。プリント基板２０の内面２０２と樹脂枠４０の接合面４０１の少なくとも一方に接着剤５０１が塗布される。典型的な接着剤５０１は熱硬化性樹脂である。接着剤５０１の塗布には印刷法、ディスペンス法等を用いることができる。

次に、樹脂枠４０がプリント基板２０の内面２０２に載置される。この時点で、接着剤５０１は液体である。樹脂枠４０の自重あるいは押圧により樹脂枠４０がプリント基板２０に押し付けられることにより、余分な接着剤５０１は樹脂枠４０とプリント基板２０の間からはみ出す場合がある。しかし、はみ出した接着剤５０１が下に垂れ下がることの無いように、図６（ｂ）に示す樹脂枠４０の外縁４０５がプリント基板２０の外縁２０５より大きいことが望ましい。

次に、接着剤５０１は適当な方法で固化される。好適な接着剤５０１は熱硬化性樹脂であり、８０～２００℃程度の加熱によって熱硬化する。これにより、液体である接着剤５０１は固体になり、接着剤５０１を介して樹脂枠４０とプリント基板２０とが接着される。さらに、熱硬化後に樹脂枠４０およびプリント基板２０は所定の温度（例えば常温）まで冷却される。冷却の方法は特に限定されず、自然冷却でもよいし空冷等を用いた強制冷却であってもよい。このようにして、樹脂枠４０とプリント基板２０を備える撮像素子パッケージ５０を製造することができる。本実施形態における撮像素子パッケージ５０から、図５Ａ、図５Ｂの製造方法と同様の方法によって、図３に示された変形例の撮像素子モジュール１を製造することが可能である。

続いて、本実施形態における固体撮像素子１０の線膨張係数αｃ、プリント基板２０の線膨張係数αＰＣＢと、樹脂枠４０の線膨張係数αｆと、透光性部材３０の線膨張係数αＬについて説明する。

固体撮像素子１０は主にシリコンウェハからなる。したがって、加熱時、あるいは冷却時の熱膨張、収縮の割合は結晶シリコンの線膨張係数とみなせる。結晶シリコンは異方性を有するため、厳密には結晶軸の方向によって、異なる線膨張係数を示すが、本実施形態においては異方性については無視し得る。したがって、固体撮像素子１０の線膨張係数αｃは３～４ｐｐｍ／℃であり得る。

プリント基板２０は図２、図４のＤ部拡大図に示したように、少なくとも、複数の導体層と、導体層間の絶縁層とを含む。一般に導体層には銅が用いられる。本実施形態のプリント基板２０にはプリプレグが使用される。プリプレグは、繊維を織る、あるいは、編むことによって形成したクロスに、樹脂を含侵させたものである。繊維にはガラス繊維が用いられる。樹脂としては、主にエポキシが用いられる。樹脂には有機、無機フィラー、硬化剤、カップリング剤、難燃剤、色素等が含まれていてもよい。プリント基板２０は他にソルダーレジスト層２３０を有しても構わない。図２、図４に示したように、プリント基板２０はＸＹ平面に平行な複数の層からなる多層構造を有する。

プリント基板２０は多層構造であるため、プリント基板２０の面内方向の線膨張係数に影響を及ぼすパラメータは多い。しかし、主に影響を与えるパラメータは、導体層の厚さ、パターニング後の導体層の残留率（パターニング前後のＸＹ平面への投影面積比）、導体層の層数、導体の線膨張係数、導体の弾性率、プリプレグの厚さ、層数、プリプレグの面内方向の線膨張係数、プリプレグのＺ軸方向での曲げ弾性率である。これらを調整することによって、プリント基板２０の面内方向の線膨張係数αＰＣＢが決まる。

導体層が銅の場合、導体層の線膨張係数は約１７ｐｐｍ／℃であり、弾性率は１００～１２０ＧＰａである。

プリプレグの線膨張係数は、内部に含まれるクロスの繊維の方向によって異方性を示す。プリプレグが、Ｘ方向の繊維と、Ｙ方向の繊維とが織られたクロスを含む場合、Ｘ方向、Ｙ方向において線膨張係数は小さい値を示す。一方、繊維と直交するＺ軸方向においては、線膨張係数は比較的大きな値を示す。また、クロスの本数密度が、Ｘ方向、Ｙ方向において異なる場合、線膨張係数はＸ方向、Ｙ方向において互いに異なる値を示す。また、クロスに含侵させる樹脂の種類、フィラーの種類、添加量によって、線膨張係数は変化する。プリプレグがガラスエポキシである場合、ＸＹ平面の面内方向の線膨張係数は０．５～３０ｐｐｍ／℃である。一方、Ｚ方向の線膨張係数は１～３００ｐｐｍ／℃である。また、プリプレグのＺ軸方向での曲げに対する曲げ弾性率は３～１００ＧＰａである。

ソルダーレジスト層２３０の線膨張係数は１～３００ｐｐｍ／℃である。また、弾性率は１００ＭＰａ～１０ＧＰａである。ソルダーレジスト層２３０は一般に４～３０μｍの厚さであり、プリント基板の総厚と比較して薄い。そのため、ソルダーレジスト層２３０のαＰＣＢへの寄与は少ない。

プリプレグはガラス転移温度Ｔｇｐを有する。これは、ほぼ、含浸される樹脂のガラス転移温度である。ガラス転移温度Ｔｇｐよりも高い温度と、低い温度とにおいて、プリプレグの面内方向の線膨張係数は異なる。ガラス転移温度Ｔｇｐよりも高い温度において、線膨張係数は大きい値となる。このため、プリプレグを含む多層体であるプリント基板２０に関しても、面内方向の線膨張係数αＰＣＢが、ガラス転移温度Ｔｇｐよりも高い温度と、低い温度とにおいて異なる値を示す。ガラス転移温度Ｔｇｐよりも低い温度における線膨張係数をαＰＣＢ１、ガラス転移温度Ｔｇｐよりも高い温度における線膨張係数をαＰＣＢ２とする。

樹脂枠４０は、上述のように樹脂およびフィラーの混合物である。したがって、樹脂枠４０の線膨張係数は、樹脂の線膨張係数、樹脂の弾性率、フィラーの線膨張係数、フィラーのサイズ、フィラーの充填率、フィラーの弾性率によって決まる。樹脂枠４０もガラス転移温度Ｔｇｆを有する。樹脂枠４０のガラス転移温度Ｔｇｆは、ほぼ、樹脂枠４０に含まれる樹脂のガラス転移温度である。ただし、フィラーが有機フィラーを含む場合、フィラーのガラス転移温度が樹脂枠４０のガラス転移温度に影響する。ガラス転移温度Ｔｇｆよりも高い温度と、低い温度とにおいて、樹脂枠４０の線膨張係数は異なる。ガラス転移温度Ｔｇｆよりも高い温度において、線膨張係数は大きい値となる。ガラス転移温度Ｔｇｆよりも低い温度における線膨張係数をαｆ１、ガラス転移温度Ｔｇｆより高い温度における線膨張係数をαｆ２とする。

透光性部材３０としては上述のように樹脂、ガラス、サファイア、水晶等を使用可能である。樹脂としてはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。これらの線膨張係数は５０～１００ｐｐｍ／℃である。ガラス、サファイアの線膨張係数は１～１０ｐｐｍ／℃である。ガラスとしてはホウケイ酸ガラス、石英ガラスが好適である。サファイア、水晶などの結晶性の部材は、結晶軸の方向に対する線膨張係数と、結晶軸に垂直な方向に対する線膨張係数とにおいて異なる値を示す。サファイアの結晶軸方向の線膨張係数は７．７ｐｐｍ／℃、結晶軸に垂直方向の線膨張係数は７ｐｐｍ／℃であって、２つの値の差は小さい。ところが、水晶の結晶軸方向の線膨張係数は８ｐｐｍ／℃であるのに対し、結晶軸に垂直方向の線膨張係数は１３．４ｐｐｍ／℃と、比較的大きな差がある。水晶の場合、所謂、オプティカルローパスフィルタの構成要素として、樹脂枠４０に貼ることが可能である。その場合、水晶の結晶軸はＺ方向から４５度傾ける必要がある。そうした場合、透光性部材３０の面内方向に対する線膨張係数αＬは１０～１３．４ｐｐｍ／℃となる。

これら線膨張係数の測定方法として、ＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓ）を使用することができる。また、プリント基板２０のような多層材、あるいは異方性を有する部材の線膨張係数は、ＡＳＴＭ Ｄ６９６に準拠した方法により、ディラトメーターを利用することも可能である。さらに、カメラによって直接にサンプルの寸法変化を測定してもよい。サンプルを恒温チャンバーに保持し、カメラを使用したデジタル画像相関法（ＤＩＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）により線膨張係数を計測することができる。

図７に第１実施形態における各部材の線膨張係数の関係を示す。図７において、横軸は部材の温度を表し、縦軸は、常温Ｔｏの部材の伸びをゼロとした場合における各部材の単位長さ当りの伸び量を表している。すなわち、図７は、各部材の単位長さ当たりの伸び量を各温度においてプロットしたグラフを表している。グラフの傾きが部材の線膨張係数を表し、グラフが屈曲している点の温度が、部材のガラス転移点を表している。

例えば、樹脂枠のグラフは温度Ｔｇｆにおいて屈曲していることから、樹脂枠のガラス転移温度はＴｇｆとなる。ガラス転移温度Ｔｇｆ以下におけるグラフの傾きは、ガラス転移温度Ｔｇｆ以下における樹脂枠の線膨張係数αｆ１を示している。また、ガラス転移温度Ｔｇｆ以上の温度におけるグラフの傾きが、ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における樹脂枠の線膨張係数αｆ２を示している。

図７において、第１実施形態におけるプリント基板２０のグラフは、プリント基板Ａと記されており、ガラス転移温度Ｔｇｐにおいて屈曲している。したがって、プリント基板２０のガラス転移温度は温度Ｔｇｐである。ガラス転移温度Ｔｇｐ以下におけるグラフの傾きが、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下におけるプリント基板２０の面内方向の線膨張係数αＰＣＢ１を示している。また、ガラス転移温度Ｔｇｐ以上におけるグラフの傾きが、ガラス転移温度Ｔｇｐ以上におけるプリント基板２０の面内方向の線膨張係数αＰＣＢ２を示している。なお、常温Ｔｏは通常の室温を意味し、２０～３０℃であり、平均的には２５℃である。第１実施形態において、ガラス転移温度Ｔｇｐ、Ｔｇｆ、Ｔｏ、線膨張係数αｆ１、αｆ２、αＰＣＢ１、αＰＣＢ２は以下の式を満たすことが望ましい。
Ｔｇｐ＞Ｔｇｆ、かつ
αｆ１＜αＰＣＢ１、かつ
（Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１＜（Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１+（Ｔｇｐ－Ｔｇｆ）×αｆ２

上述の式を満たすことにより、図７に示されたように、プリント基板２０（プリント基板Ａ）のグラフと、樹脂枠４０のグラフとが、交点を有する。交点の温度をＴｃとする。図１０（ａ）は、温度Ｔｍにて、樹脂枠４０とプリント基板２０とが固定された状態を示す。上述の金型にプリント基板２０を挿入して成型する場合、図１０（ａ）は温度Ｔｍの金型から、一体となったプリント基板２０と樹脂枠４０とを取り出した状態を示す。この状態において、プリント基板２０と樹脂枠４０とは平坦である。

図１０（ｂ）は温度Ｔｍから温度Ｔｃに冷却した状態を示している。図７のグラフによると、温度Ｔｍから温度Ｔｃまでの間において、樹脂枠４０の線膨張係数は、プリント基板２０の線膨張係数よりも高い。そのため、温度Ｔｍから温度Ｔｃに冷却する過程において、樹脂枠４０はプリント基板２０よりも縮む。そのため、図１０（ｂ）に示すように、温度Ｔｃにおいて、プリント基板２０と樹脂枠４０は凹状に反った状態となる。

さらに、図１０（ｃ）は温度Ｔｃから温度（常温）Ｔｏに冷却した状態を示している。同様に図７のグラフによると、温度Ｔｃから常温Ｔｏまでの間において、樹脂枠４０の線膨張係数と、プリント基板２０の線膨張係数とを比較すると、プリント基板２０の方が高い。そのため、温度Ｔｃから常温Ｔｏに冷却される過程において、プリント基板２０の方が、樹脂枠４０よりも縮む。そのため図１０（ｃ）に示す様に、常温Ｔｏにおいて、プリント基板２０と樹脂枠４０は再び平らに戻る。この時、より平らに戻すためには、図７のグラフにおいて、温度Ｔｃから温度Ｔｍの間で、プリント基板２０（プリント基板Ａ）のグラフと、樹脂枠４０のグラフに挟まれた領域ｉの面積と、常温Ｔｏから温度Ｔｃの間で、プリント基板２０（プリント基板Ａ）のグラフと、樹脂枠４０のグラフに挟まれた領域ｉｉの面積とが等しいことが好ましい。所定の温度範囲で、部材の線膨張係数のグラフを積分した値が、その温度範囲での部材の縮み量を示している。このため、領域ｉの面積と、領域ｉｉの面積とが等しければ、結果的に温度Ｔｍから常温Ｔｏまでの間に、プリント基板２０が縮む量と、樹脂枠４０が縮む量とが等しくなる。これにより、プリント基板２０および樹脂枠４０の温度変化による変形を抑えることが可能となる。

仮に、プリント基板２０の面内方向の線膨張係数が図７のプリント基板Ｂで示したグラフの値である場合、温度Ｔｍから常温Ｔｏまでの間、プリント基板Ｂの線膨張係数が常に樹脂枠の線膨張係数を下回る。このため、温度Ｔｍから常温Ｔｏに冷却される過程において、樹脂枠４０はプリント基板２０よりも大きく縮む。その結果、常温Ｔｏにおいて、プリント基板２０と、樹脂枠４０とが凹状に大きく変形するため、固体撮像素子モジュールを組み立てる際に、組立装置内のワークステージへのワークの吸着固定が不十分となり、組立精度が低下するという問題が発生する。さらには、装置の稼働率の低下、歩留りの低下などの問題が生じてしまう。

また、プリント基板２０の面内方向の線膨張係数が図７のプリント基板Ｃで示したグラフの値である場合、温度Ｔｍから常温Ｔｏまでの間、プリント基板Ｂの線膨張係数が常に樹脂枠４０の線膨張係数を上回る。このため、温度Ｔｍから常温Ｔｏに冷却される過程において、プリント基板２０は、樹脂枠４０よりも大きく縮む。その結果、常温Ｔｏにおいて、プリント基板２０と、樹脂枠４０とが凸状に大きく変形する。このため、撮像素子モジュールを組み立てる際に、組立装置内のワークステージへのワークの吸着固定が不十分となり、組立精度が低下するという問題が発生する。また、装置の稼働率の低下、歩留りの低下などの問題が生じてしまう。

図８に他の例における各部材の線膨張係数の関係を示す。図８は図７と同様に、横軸は部材の温度を表し、縦軸は、常温Ｔｏの部材の伸びをゼロとした場合における各部材の単位長さ当たりの伸び量を表している。すなわち、図８は、各部材の単位長さ当たりの量としてプロットしたグラフである。グラフの傾きがその部材の線膨張係数である。グラフが折れ曲がっている点の温度が、その部材のガラス転移点である。

プリント基板２０のグラフで温度Ｔｇｐにおいて折れ曲がっている。したがって、プリント基板２０のガラス転移温度は温度Ｔｇｐである。温度Ｔｇｐ以下におけるグラフの傾きが、温度Ｔｇｐ以下の温度におけるプリント基板２０の線膨張係数αＰＣＢ１を示している。また、温度Ｔｇｐ以上におけるグラフの傾きが、温度Ｔｇｐ以上の温度におけるプリント基板２０の線膨張係数αＰＣＢ２を示している。

図８において、樹脂枠４０に対するグラフは、樹脂枠Ａとして示されており、温度Ｔｇｆにおいて折れ曲がっている。したがって、樹脂枠４０のガラス転移温度は温度Ｔｇｆである。温度Ｔｇｆ以下におけるグラフの傾きが、温度Ｔｇｆ以下における樹脂枠４０の線膨張係数αｆ１を示している。また、温度Ｔｇｆ以上におけるグラフの傾きが、温度Ｔｇｆ以上における樹脂枠４０の線膨張係数αｆ２を示している。常温Ｔｏは図７と同様に通常の室温を表している。

図８において、温度Ｔｇｐ、Ｔｇｆ、Ｔｏ、線膨張係数αｆ１、αｆ２、αＰＣＢ１、αＰＣＢ２は以下の式を満たすことを望ましい。
Ｔｇｐ＜Ｔｇｆ、かつ
αＰＣＢ１＜αｆ１、かつ
（Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１＜（Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１＋（Ｔｇｆ－Ｔｇｐ）×αＰＣＢ２

上述の式を満たすことで、図８に示すように、プリント基板２０のグラフと、樹脂枠４０（樹脂枠Ａ）のグラフとが、交点を有する。交点の温度をＴｃとする。図１１（ａ）は、温度Ｔａにて、樹脂枠４０とプリント基板２０とが固定された状態を示す。上述の樹脂枠４０をプリント基板２０に接着剤５０１を介して接着する場合は、図１１（ａ）は温度Ｔａのオーブンから、一体となったプリント基板２０と樹脂枠４０とが取り出された状態を示す。この状態において、プリント基板２０と樹脂枠４０とは平坦である。

図１１（ｂ）は温度Ｔａから温度Ｔｃに冷却した状態を示している。図８のグラフによると、温度Ｔａから温度Ｔｃまでの間において、プリント基板２０の線膨張係数は樹脂枠４０の線膨張係数よりも高い。そのため、温度Ｔａから温度Ｔｃに冷却する過程において、プリント基板２０は樹脂枠４０よりも縮む。そのため、図１１（ｂ）に示すように、温度Ｔｃにおいて、プリント基板２０と樹脂枠４０は凸状に反った状態となる。

さらに、図１１（ｃ）は温度Ｔｃから常温Ｔｏ（常温）に冷却した状態を示している。同様に図８のグラフによると、温度Ｔｃから常温Ｔｏまでの間において、樹脂枠４０の線膨張係数はプリント基板２０の線膨張係数よりも高い。そのため、温度Ｔｃから常温Ｔｏに冷却する過程において、樹脂枠４０はプリント基板２０よりも縮む。そのため図１１（ｃ）に示すように、常温Ｔｏにおいて、プリント基板２０と樹脂枠４０は再び平らに戻る。この時、プリント基板２０と樹脂枠４０とをより平らに戻すためには、図８のグラフにおいて、温度Ｔｃから温度Ｔａの間で、プリント基板２０のグラフと、樹脂枠４０（樹脂枠Ａ）のグラフに挟まれた領域ｉの面積と、常温Ｔｏから温度Ｔｃの間で、プリント基板２０（プリント基板Ａ）のグラフと、樹脂枠４０のグラフに挟まれた領域である領域ｉｉの面積とが等しいことが好ましい。第１実施形態と同様に、領域ｉの面積と領域ｉｉの面積とが等しい場合、結果的に温度Ｔａから常温Ｔｏまでの間に、プリント基板２０が縮む量と、樹脂枠４０が縮む量とが等しくなる。これにより、プリント基板２０および樹脂枠４０の温度変化による変形を抑えることが可能となる。

仮に、樹脂枠４０の線膨張係数が図８の樹脂枠Ｂで示したグラフの値である場合、温度Ｔａから常温Ｔｏまでの間、樹脂枠Ｂの線膨張係数が常に樹脂枠の線膨張係数を下回る。このため、温度Ｔａから常温Ｔｏに冷却する過程において、プリント基板２０は樹脂枠４０よりも大きく縮む。その結果、常温Ｔｏにおいて、プリント基板２０と、樹脂枠４０とが凸状に大きく反るため、固体撮像素子モジュールを組み立てる際に、組立装置内のワークステージへのワークの吸着固定が不十分となり、組立精度が低下するという問題が発生する。さらには、装置の稼働率の低下、歩留りの低下などの問題が生じてしまう。

また、樹脂枠４０の面内方向の線膨張係数が図８の樹脂枠Ｃで示したグラフの値である場合、温度Ｔａから常温Ｔｏまでの間、樹脂枠Ｂの線膨張係数が常にプリント基板の線膨張係数を上回る。このため、温度Ｔａから常温Ｔｏに冷却する過程において、樹脂枠４０は、プリント基板２０よりも大きく縮む。その結果、常温Ｔｏにおいて、プリント基板２０および樹脂枠４０が凹状に大きく反ってしまい、固体撮像素子モジュールを組み立てる際に、組立装置内のワークステージへのワークの吸着固定が不十分となり、組立精度が低下するという問題が発生する。また、装置の稼働率の低下、歩留りの低下などの問題がしょうじてしまう。

本実施形態において、常温Ｔｏ、Ｔｇｏ、Ｔｇｆ、線膨張係数αｆ１、αｆ２、αＰＣＢ１、αＰＣＢ２が上述の条件を満たすこと以外に、線膨張係数αＰＣＢ１、αｆ１が、透光性部材３０の面内方向の線膨張係数αＬよりも小さく、かつ固体撮像素子１０の面内方向の線膨張係数αｃよりも大きいことが好ましい。

図９を用いて、その理由を説明する。上述の条件において、線膨張係数αＰＣＢ１、αｆ１は同一ではないが比較的に近い値を有する。図９は特に線膨張係数αＰＣＢ１、αｆ1が等しい場合を示している。図９において、横軸は線膨張係数αを表し、縦軸は固体撮像素子１０の光入射面の反り量を表している。グラフ９ａは、撮像素子モジュールの温度が低温Ｔ１の場合の光入射面の反り量を表し。グラフ９ｂは、撮像素子モジュールの温度が高温Ｔ２の場合の変形量を表している。

図９において、線膨張係数αが固体撮像素子１０の線膨張係数αｃと透光性部材３０の線膨張係数αＬの中央値であるとき、低温Ｔ１から高温Ｔ２まで固体撮像素子モジュールの温度が変化しても、固体撮像素子１０の表面反り量は一定となることが確認できる。すなわち、この場合、広い温度帯において、固体撮像素子１０の表面反りを抑えることが可能となる。本実施形態において、線膨張係数αＰＣＢ１、αｆ１は必ずしも一致しないが、ほぼ近い値をとるため、図９と同様の特性を示すことが分かる。したがって、各部材の線膨張係数はαｃ＜αＰＣＢ≒αｆ１＜αＬの式を充足することが好ましい。より好ましくは、αＰＣＢ≒αｆ１≒（αｃ+αＬ）／２が充足されるとよい。

この理由を、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、低温Ｔ１において仮想的に固体撮像素子１０が設けられていない撮像素子モジュールの断面図を表している。この場合、各部材の線膨張係数はαｆ１≒αＰＣＢ１＜αＬとなるため、撮像素子モジュールには断面が凹状に変形しようとする効果が働く。一方、図１２（ｂ）は、低温Ｔ１において仮想的に透光性部材３０が設けられていない撮像素子モジュールの断面図を表している。各部材の線膨張係数はＡｃ＜αｆ１≒αＰＣＢ１のため、プリント基板２０および樹脂枠４０には、凸状に変形させる効果が働く。図１２（ｃ）に示されるように、実際の撮像素子モジュール全体においては、図１２（ａ）（ｂ）の効果が相殺され、変形が生じることなく、断面形状は平坦に保たれる。

同様に、図１３（ａ)に示したのは、高温Ｔ２において仮想的に固体撮像素子１０が設けられていない撮像素子モジュールの断面図を表している。この場合、各部材の線膨張係数はαｆ１≒αＰＣＢ１＜αＬとなるため、撮像素子モジュールには凸状に変形しようとする効果が働く。一方、図１３（ｂ）は、高温Ｔ２において仮想的に透光性部材３０が設けられていない撮像素子モジュールの断面図を表している。各部材の線膨張係数はＡｃ＜αｆ１≒αＰＣＢ１のため、プリント基板２０および樹脂枠４０には凹状に変形させる効果が働く。図１３（ｃ）に示されるように、実際の固体撮像素子モジュール全体においては、図１３（ａ）（ｂ）の効果が相殺され、変形が生じることなく、断面形状は平坦に保たれる。

以上より、本実施形態によれば、広い温度範囲において変形が生じ難い撮像素子モジュールが得られる。

なお、固体撮像素子１０をプリント基板２０に接着するための接着剤５０２はゴム弾性を有することが好ましい。これは線膨張係数Ａｃ＜＜αｆ１≒αＰＣＢ１のために働く効果を、接着剤５０２が伸びるために緩和されるためである。したがって、この場合、αｆ１≒αＰＣＢ１≒＜αＬであることが好ましい。

本実施形態によれば、プリント基板、樹脂枠のそれぞれの温度による変形量が相殺されるように構成することで、反りが極めて少ない撮像素子モジュールを提供することが可能となる。

上述したように、ＡＰＳＣサイズ、ＦＵＬＬサイズ等の大型の撮像素子モジュールにおいて、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型、ＬＣＣ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）型の半田端子を有する撮像素子パッケージが採用されている。プリント基板の半田端子間のピッチ（０．８～１．５ｍｍ）に各配線間隔を一旦、広げる構成のため、固体撮像素子の端子からバイパスコンデンサまでの配線、グランドループや電源ループの配線長が比較的長くなり得る。このように、配線のインダクタンスが無視できない場合、高周波のノイズを抑える必要ある。特に、グランドループ、電源ループが長くなり、ループ面積が大きくなると、ループを通る磁界の変化による磁気ノイズが無視できない。固体撮像素子の画素数、単位時間当たりの撮像枚数が増加し、出力のデジタル化が進み、固体撮像素子の出力信号の伝送スピードを高める必要性が増している。このため、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ）、ＳＬＶＳ(Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ)等の高速のシリアル伝送が用いられている。高速のシリアル伝送においては、取り扱う信号がより小振幅、高周波になっているため、配線のインダクタンス、ループ面積が無視できない。さらに、高速の伝送信号は小振幅で伝送するため、伝送配線はインピーダンスマッチングがとれた電力損失の少ない配線が好ましく、銅の配線を使用する必要性が増している。

上述した特許文献２にはバイパスコンデンサ、電源ＩＣ、コネクタ等の電子部品を裏面に搭載した基板の表面に、直接、固体撮像素子を搭載することによって、固体撮像素子のシリアル伝送回路の電源入力ＰＡＤからバイパスコンデンサまでの配線長を従来よりも短縮し、配線のインダクタンスを下げることが可能な構成が開示されている。さらに、この構成であれば、配線長を短くすることができるため、電源ループ、グランドループのループ面積も小さく抑え得る。しかしながら、特許文献２において、基板にプリプレグを用い、より電力損失の少ない銅配線を含むプリント基板を使用した場合、基板の剛性が低いため、撮像素子モジュールを構成する材料間の線膨張係数差により基板に反りが発生し得る。撮像素子モジュール製造工程において、撮像素子モジュールの搬送、吸着固定に支障をきたす場合が生じ得る。また、撮像素子モジュール完成後においても、撮像素子モジュールの使用環境の温度変化によって、基板に大きな反りが生じ、さらに固体撮像素子受光面に大きな反りが生じ得る。特に、ＤＳＬＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｅｎｓ Ｒｅｆｌｅｘ）カメラのように、ＡＰＳＣサイズ、フルサイズの固体撮像素子をカメラに組み込む場合、固体撮像素子表面の反りを極めて小さい範囲に抑える必要がある。例えば、反りを５０μｍ以内、好ましくは２５μｍ以内に抑えることが好ましい。

上述した本実施形態によれば、プリント基板、樹脂枠のそれぞれの温度による変形量が相殺されるように構成することで、反りが極めて少ない撮像素子モジュールを提供でき、上述の課題を解決することが可能となる。また、特にプリプレグからなるプリント基板上に固体撮像素子を搭載する場合に、撮像素子モジュールの製造工程、使用環境の温度変化によって生じ得る固体撮像素子受光面の反りを極めて小さな範囲に抑えることが可能となる。

［実施例１］
以下、本発明の実施例を説明する。図１、図２、図５Ａおよび図５Ｂで示した撮像素子モジュール１を作製した。まず、プリント基板２０を作製した。使用したプリプレグのガラス転移温度Ｔｇｐは２２０℃である。工法はサブトラクト法による。レーザービアのスタック２層、ドリルビアのコア４層からなる、いわゆる２－４－２の８層基板を作製した。導体は２０μｍ厚の銅を使用し、リソグラフィー手法でパターニングが施されている。導体間の絶縁層の厚みは、コアが２５０μｍ、その他が５０μｍである。内面２０２の導体層に内部端子２５を、外面２０１の導体層に電子部品を搭載するための半田端子、電子部品搭載のためのアライメントマーク、テストプローブを当てるためのパッド列６１２をパターニングし、外面２０１、内面２０２共に２０μｍ厚で、ソルダーレジスト層２０３によって覆った。導体層のパターニングは、パターニング前の面積を１００とし、パターニング後に残っている部分の面積が７０となる様に、各層のパターンを調整した。このように、各層のパターニング後の面積を調整することは、プリント基板２０の面内方向に対する線膨張係数αＰＣＢを所望の値に調整するために好ましい。

最後に、内部端子２５、半田端子、パッド等、必要箇所はパターニングで開口させた後に、表面にニッケルメッキ４～１００μｍ、金メッキ０．１～０．８μｍを施した。総厚は７２０μｍであった。作製したプリント基板は１シートに４つのプリント基板が含まれる集合状態のものであり、各プリント基板の外形をルーター加工にて処理した。１枚のプリント基板につき、複数個所をルーター加工未処理とし、４つが一体化したシート状のまま、プリント基板作製加工を終了した。

プリント基板作製後に、面内方向に対する線膨張係数αＰＣＢを測定した。測定には公知のデジタル画像相関法を使用した。測定の結果、プリント基板のガラス転移温度Ｔｇｐは２２０℃であった。また、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下における線膨張係数αＰＣＢ１は１０ｐｐｍ／℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以上における線膨張係数αＰＣＢ２は２０ｐｐｍ／℃であった。

次に、半田ペーストと、印刷機とを使用して、半田端子の上に半田ペーストを印刷し、その上にマウンターを使用して電子部品を搭載した。半田ペーストにはフラックスが含まれるが、ハロゲンフリーのものを使用した。搭載した電子部品は、セラミックコンデンサ、タンタルコンデンサ、チップ抵抗、電源ＩＣ、Ｂ－ｔｏ－Ｂコネクタ、水晶発振器、ＰＬＬ、ＥＰＲＯＭ、温度測定ＩＣ、トランジスタの総計１３７点である。各電子部品を搭載した後に公知のリフロー炉に通し、半田接合を完成させた。

次に、レーザーマーカーにてプリント基板２０の外面２０１上のソルダーレジスト層にシリアル番号、及びデータマトリックスコードを印字した。使用したレーザーはＹＶ０４（イットリウム・四酸化バナジューム）である。さらに、洗浄機、乾燥機、およびフラックス洗浄液を利用して、半田ペーストに含まれていたフラックスを除去した。

次に、一般的なプレス機と抜き金型を使用して、プリント基板２０の外形でルーター未加工であった部分を切断し、シート状のプリント基板を個片のプリント基板２０に切り離した。次に、プリント基板２０に樹脂枠４０を成型した。まず、図５Ａ（ｃ）に示した様に、電子部品が搭載されたプリント基板２０を上下の金型で挟んで固定した。金型は１５０℃に予熱しておいた。金型にはプリント基板２０の外縁２０５と、内面２０２の外周部が露出した閉空間４００３を設けた。閉空間４００３にはゲート、ランナー、カル、ポッドが通じており、ポッドにエポキシを主成分とし、硬化剤、シリカフィラー、カップリング剤、難燃剤、離型剤を含むタブレットを入れ、プランジャーで加圧し、閉空間４００３に樹脂を充填した。充填後、３分保持し、樹脂を硬化させた。硬化後に金型を開き、一体化されたプリント基板２０と樹脂枠を取り出し、不要なゲート、ランナー部、以降の樹脂を切り落として撮像素子パッケージ５０を取り出した。取り出した撮像素子パッケージ５０は１５０℃のオーブンに入れてポストキュアを３時間行い、樹脂枠４０を最終的に硬化させた。

使用した樹脂の成型物を使用して、ＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）測定機によって、ガラス転移温度と、線膨張係数を測定した。測定結果によると、ガラス転移温度Ｔｇｆは１４０℃であり、ガラス転移温度Ｔｇｆ以下における線膨張係数αｆ１は９ｐｐｍ／℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における線膨張係数αｆ２は３０ｐｐｍ／℃であった。

次に、完成した撮像素子パッケージ５０の樹脂枠４０の上面４０２に粗面加工を施した。粗面化は公知の方法で行い、算術平均粗さＲａは７～１０μｍであった。また、純水洗浄機により、表面を洗浄し、乾燥させて撮像素子パッケージを完成させた。完成した撮像素子パッケージのダイアタッチ面（固体撮像素子１０を固定する面）の反りを測定したところ、反りは－１０μｍ程度であった。また、撮像素子パッケージの裏面での反りは＋１０μｍ程度であって、小さかった。ここで、マイナスは断面において凹状に変形していることを表し、プラスは断面において凸状に変形していることを表している。

次に、撮像素子モジュールを組み立てた。まず、ＣＭＯＳウェハプロセス、カラーフィルタプロセスにおいて、複数の固体撮像素子１０を厚さ７７５μｍの直径１２インチのシリコンウェハ表面に形成し、ダイシングによって個片化を行った。次に個片化した固体撮像素子の表面洗浄を行ってＡＰＳＣサイズの固体撮像素子１０を得た。固体撮像素子１０の線膨張係数αｃは３ｐｐｍ／℃であった。上述の撮像素子パッケージ５０を、ダイボンダ―の吸着ステージ６７０上に吸着固定した。図５Ｂ（ｅ）の矢印で示した部分をポンプで吸引した。中央部分は、大気にリークしているため、吸引されていない。吸引時における吸着真空度は－６０ｋＰａであった。この状態で、撮像素子パッケージ５０に含まれるプリント基板２０の内面２０２上であって、かつプリント基板２０の中央部に、ディスペンサーでゴム弾性を有するシリコーン樹脂を塗布した。塗布形状は線状とし、図５Ｂ（ｅ）のＸ方向に長い直線状に、Ｙ方向にオフセットしながらシリコーン樹脂を３本塗布した。塗布したシリコーン樹脂上に固体撮像素子１０を搭載し、撮像素子パッケージの全体を１２０℃のオーブン内にいれた。撮像素子パッケージ５０の全体をオーブン内で５０分間加熱し、シリコーン樹脂を硬化させ、撮像素子パッケージ５０と固体撮像素子１０とを互いに固定した。固定した固体撮像素子１０のＸ方向、Ｙ方向の位置ズレは１００μｍ以内であり、十分な精度が得られた。また、固体撮像素子１０の光入射面の反り量を測定したところ＋１０μｍであった。上述したように、マイナスは凹状の変形を表し、プラスは凸状の変形を表している。

次に、ワイヤーボンダを使用して、固体撮像素子１０の電極１０３と、プリント基板２０の内部端子２５とを結線した。ワイヤーは直径２３μｍの金線を使用した。吸着ステージ６７０はダイボンダーと同様のものを使用した。－６７ｋＰａの吸着真空度において、安定して加工が行われた。最後に樹脂枠４０の接合面４０２に透光性部材３０を接着剤５０３で接着固定した。ここで、透光性部材３０には水晶を使用した。水晶の結晶軸はＺ軸に対して、ＸＺ平面内で４５度傾けた方向に設定された。この時、水晶のＸ方向の線膨張係数は１３ｐｐｍ／℃であり、Ｙ方向の線膨張係数は１０ｐｐｍ／℃であった。使用した水晶は５００μｍの厚さを有し、４隅と８稜線に面取り加工を施した。

装置はマウンターであり、吸着ステージにはダイボンダー同様のステージを用いた。ここでの吸着真空度も－６３ｋＰａであり、安定した加工が行われた。公知のディスペンサーで樹脂枠４０の接合面４０２に接着剤５０３を塗布した。塗布の際には空気抜きのために、一部隙間を設けた。エポキシを主成分とする紫外線硬化樹脂を接着剤５０３として用いた。透光性部材３０と樹脂枠４０との線膨張係数差に比例して生じる応力を、接着剤５０３が歪むことによって吸収出来るようにするために、接着剤に直径３０μｍの樹脂スペーサーを添加して、接着剤の厚みが３０～５０μｍとなるように調節した。最後に４０００ｍＪの紫外線を照射して、接着剤５０３を硬化させた。使用した接着剤５０３の硬化時の弾性率は５ＧＰａであった。

以上のようにして、実施例１の撮像素子モジュールを完成させた。完成後の撮像素子モジュールにおいて、固体撮像素子１０の反りをカメラの使用環境下である－４０℃から６０℃の間で測定した。透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の室温における固体撮像素子１０の面の反りは＋１０μｍ、－４０℃にした際の反りは＋２０μｍ、６０℃にした際の反りは０μｍであって、反りを十分に小さくすることができた。以上により、良好な結果が得られた。

［実施例２］
以下に、実施例１と異なる点を中心に説明する。実施例２においては、プリント基板２０に使用するプリプレグの種類が実施例１と異なる。完成したプリント基板２０のガラス転移温度Ｔｇｐは１９０℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下の線膨張係数αＰＣＢ１は１２ｐｐｍ／℃、温度Ｔｇｐ以上の線膨張係数αＰＣＢ２は２８ｐｐｍ／℃であった。

この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは０μｍと小さく、ダイボンダー、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて安定した吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後、固体撮像素子１０の反りは＋２０μｍであった。さらに、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の反りは＋２０μｍで十分小さかった。また、撮像素子モジュールを－４０℃にした際の固体撮像素子１０の反りは＋３０μｍ、６０℃にした際の反りは＋１０μｍであって、反りを十分に小さくすることができた。

［実施例３］
続いて、実施例３について、実施例１と異なる点を中心に説明する。実施例３においては、透光性部材３０として水晶に代えてホウケイ酸ガラスを用いた。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１０μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて安定した吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の反りは＋１０μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１０μｍであって、十分に小さかった。また、撮像素子モジュールを－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋３０μｍ、６０℃にした際の反りは－１０μｍで、いずれも小さかった。但し、反りの変化量が増加した。

［実施例４］
続いて、実施例４について、実施例２と異なる点を中心に説明する。実施例４においては、透光性部材３０として水晶に代えてホウケイ酸ガラスを用いた。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは０μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて安定した吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋２０μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋２０μｍであって、十分に小さかった。また、撮像素子モジュールを－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋４０μｍ、６０℃にした際の反りは０μｍで、いずれも小さかった。但し、反りの変化量が増加した。

［実施例５］
続いて、実施例５について、実施例１と異なる点を中心に説明する。実施例５においては、固体撮像素子１０をプリント基板２０に固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂から非ゴム弾性のエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１０μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて安定した吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋２０μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋２０μｍであって、十分小さかった。また、撮像素子モジュール５０を－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋３０μｍ、６０℃にした際の反りは＋１０μｍであって、いずれも小さかった。但し、反りの最大値が増加した。

［実施例６］
続いて、実施例６について、実施例２と異なる点を中心に説明する。実施例６においては、実施例５と同様に、固体撮像素子１０をプリント基板２０に固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは０μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて安定した吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋３０μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋３０μｍで十分小さかった。また、撮像素子モジュールを－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋４０μｍ、６０℃にした際の反りは＋２０μｍであって、いずれも小さかった。但し、反りの最大値が増加した。

［比較例１］
比較例１について、実施例１と異なる点を中心に説明する。比較例１において、プリント基板２０に使用するプリプレグの種類は実施例１と異なる。完成したプリント基板２０のガラス転移温度Ｔｇｐは２５０℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下の線膨張係数αＰＣＢ１は５ｐｐｍ／℃、温度Ｔｇｐ以上の線膨張係数αＰＣＢ２は１０ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１００μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタでの吸着力が足らず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは－９０μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは－９０μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュールを－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは－１５０μｍ、６０℃にした際の反りは－３０μｍで、これもまた、カメラに必要な安定性を確保出来なかった。

［比較例２］
比較例２について、実施例１と異なる点を中心に説明する。比較例２において、プリント基板２０に使用するプリプレグの種類を変更した。完成したプリント基板２０のガラス転移温度Ｔｇｐは１６０℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下の線膨張係数αＰＣＢ１は１６ｐｐｍ／℃、温度Ｔｇｐ以上の線膨張係数αＰＣＢ２は３６ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは＋１１０μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタでの吸着力が足らず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。

固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュール５０を－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋１３０μｍ、６０℃にした際の反りは＋８０μｍとなり、カメラに必要な安定性を確保することはできなかった。

［比較例３］
比較例３について、比較例１と異なる点を中心に説明する。比較例３において、透光性部材３０を水晶からホウケイ酸ガラスに変更した。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１００μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタでの吸着力が足らず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは－９０μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは－９０μｍと大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュールを－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは－１４０μｍ、６０℃にした際の反りは－４０μｍとなり、カメラに必要な安定性を確保することはできなかった。

［比較例４］
比較例４について、比較例２と異なる点を中心に説明する。比較例４において、透光性部材３０を水晶からホウケイ酸ガラスに変更した。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは＋１１０μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタでの吸着力が足らず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍと大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、固体撮像素子モジュール５０を－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋１４０μｍ、６０℃にした際の反りは＋７０μｍとなり、カメラに必要な安定性を確保することはできなかった。

［比較例５］
比較例５について、比較例１と異なる点を中心に説明する。比較例５において、固体撮像素子１０を撮像素子モジュールに固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１００μｍと大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタでの吸着力が足らず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは－８０μｍ、透光性部材３０を樹脂４０枠に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは－８０μｍと大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュール５０を－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは－１４０μｍ、６０℃にした際の反りは－２０μｍとなり、カメラに必要な安定性を確保出来なかった。

［比較例６］
比較例６について、比較例２と異なる点を中心に説明する。比較例６において、固体撮像素子１０を撮像素子モジュール５０に固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは＋１１０μｍと大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタでの吸着力が足らず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１２５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１２５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、固体撮像素子モジュール５０を－４０℃にした際の固体撮像素子１０の面の反りは＋１４０μｍ、６０℃にした際の反りは＋９０μｍとなり、カメラに必要な安定性を確保出来なかった。

［実施例７］
実施例７について、実施例１と異なる点を中心に説明する。実施例７においては、プリント基板２０に使用するプリプレグの種類が異なる。完成したプリント基板２０のガラス転移温度Ｔｇｐは１９０℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下の線膨張係数αＰＣＢ１は１２ｐｐｍ／℃、温度Ｔｇｐ以上の線膨張係数αＰＣＢ２は２８ｐｐｍ／℃であった。また、樹脂枠４０を単独でモールド成型により作成した。作成した樹脂枠４０は接着剤５０１を介してプリント基板２０に接着した。樹脂枠４０はエポキシを主剤とする樹脂を選択し、成型はインジェクション成型で行った。ガラス転移温度Ｔｇｆは２２０℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以下における樹脂枠４０の線膨張係数αｆ１は１３ｐｐｍ／℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における樹脂枠４０の線膨張係数αｆ２は２６ｐｐｍ／℃であった。

樹脂枠４０をプリント基板２０に接着する工程は図６に記載のとおりである。マウンタの上にプリント基板２０を固定し、ディスペンサでプリント基板２０の内面２０２の周囲に、接着剤５０１を塗布した。使用した接着剤５０１は熱硬化性のエポキシ樹脂である。その後、マウンタによって樹脂枠４０を接着剤５０１の上に搭載した。この時、接着剤５０１の一部が樹脂枠４０の内縁４０３に濡れ上がり、かつプリント基板２０の外縁２０５に濡れ下がるように、樹脂の塗布量を調節した。次に、そのまま２００℃のオーブンに入れて接着剤５０１を硬化させた。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１５μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋５μｍであって、十分に小さかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍ、６０℃における反りは－５μｍで、いずれも小さかった。

［実施例８］
実施例８について、実施例７と異なる点を中心に説明する。実施例８において、プリント基板２０に使用するプリプレグの種類が異なる。完成したプリント基板２０のガラス転移温度Ｔｇｐは１６０℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以下の線膨張係数αＰＣＢ１は１６ｐｐｍ／℃、ガラス転移温度Ｔｇｐ以上の線膨張係数αＰＣＢ２は３６ｐｐｍ／℃であった。また、樹脂枠４０の樹脂と、接着剤５０１を変更した。変更後の樹脂枠４０のガラス転移温度Ｔｇｆは２００℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以下における線膨張係数αｆ１は１８ｐｐｍ／℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以上の温度における線膨張係数αｆ２は３９ｐｐｍ／℃であり、接着剤５０１の硬化温度は１７０℃である。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－５μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍ、透光性部材を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍで十分に小さかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋３５μｍ、６０℃における反りは＋５μｍで、いずれも小さかった。

［実施例９］
実施例９について、実施例７と異なる点を中心に説明する。実施例９において、透光性部材３０を水晶からホウケイ酸ガラスに変更した。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠３０を貼った後のダイアタッチ面の反りは１５μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋５μｍで十分に小さかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋３５μｍ、６０℃における反りは－１５μｍで、いずれも小さかった。但し、反りの変化量が増加した。

［実施例１０］
実施例１０について、実施例８と異なる点を中心に説明する。実施例１０において、透光性部材３０を水晶からホウケイ酸ガラスに変更した。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－５μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍで十分に小さかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子面の反りは＋４５μｍ、６０℃における反りは－５μｍで、いずれも小さかった。但し、反りの変化量が増加した。

［実施例１１］
実施例１１について、実施例７と異なる点を中心に説明する。実施例１１において、固体撮像素子１０を撮像素子モジュール５０に固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１５μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１５μｍで十分小さかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋２５μｍ、６０℃における反りは－５μｍで、いずれも小さかった。但し、反りの最大値が増加した。

［実施例１２］
実施例１２について、実施例８と異なる点を中心に説明する。実施例１２において、固体撮像素子１０を撮像素子モジュール５０に固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－５μｍで小さく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られた。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージに接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋２５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋２５μｍで十分に小さかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋４５μｍ、６０℃における反りは＋１５μｍで、いずれも小さかった。但し、反りの最大値が増加した。

［比較例７］
比較例７について、実施例７と異なる点を中心に説明する。比較例７において、樹脂枠４０に使用する樹脂の種類が異なる。完成した樹脂枠４０のガラス転移温度Ｔｇｆは２５０℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以下の線膨張係数αｆ１は９ｐｐｍ／℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以上の線膨張係数αｆ２は３０ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは＋１０５μｍ、裏面の反りは－１０５μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋１６０μｍ、６０℃における反りは＋４０μｍであって、カメラに必要な安定性を確保できなかった。

［比較例８］
比較例８について、実施例８と異なる点を中心に説明する。比較例８において、樹脂枠４０に使用する樹脂の種類が異なる。完成した樹脂枠４０のガラス転移温度Ｔｇｆは１８０℃、ガラス転移温度Ｔｇｆ以下の線膨張係数αｆ１は２０ｐｐｍ／℃、温度Ｔｇｆ以上の線膨張係数αｆ２は４０ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１２０μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは－１０５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは－１０５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは－１７０μｍ、６０℃における反りは－９５μｍであって、カメラに必要な安定性を確保できなかった。

［比較例９］
比較例９について、比較例７と異なる点を中心に説明する。比較例９において、透光性部材３０を水晶からホウケイ酸ガラスに変更した。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠３０を貼った後のダイアタッチ面の反りは＋１０５μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１１５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、固体撮像素子モジュールの－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋１７０μｍ、６０℃における反りは＋３０μｍであって、カメラに必要な安定性を確保出来なかった。

［比較例１０］
比較例１０について、比較例８と異なる点を中心に説明する。比較例１０では透光性部材３０を水晶からホウケイ酸ガラスに変更した。ホウケイ酸ガラスの線膨張係数αＬは７ｐｐｍ／℃であった。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１２０0μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは－１０５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは－１０５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは－１９０μｍ、６０℃における反りは－１０５μｍで、カメラに必要な安定性を確保出来なかった。

［比較例１１］
比較例１１について、比較例７と異なる点を中心に説明する。比較例１１において、固体撮像素子１０を撮像素子モジュール５０に固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは＋１０５μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１２５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは＋１２５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュール５０の－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは＋１７０μｍ、６０℃における反りは＋５０μｍであって、カメラに必要な安定性を確保出来なかった。

［比較例１２］
比較例１２について、比較例８と異なる点を中心に説明する。比較例１２において、固体撮像素子１０を撮像素子モジュールに固定する接着剤５０２をシリコーン樹脂からエポキシ樹脂に変更した。この時、樹脂枠４０を貼った後のダイアタッチ面の反りは－１２０μｍで大きく、ダイボンダ、ワイヤーボンダ、透光性部材マウンタにおいて十分な吸着力が得られず、位置精度不良の発生による歩留り低下、装置稼働率の低下が顕著だった。固体撮像素子１０を撮像素子パッケージ５０に接着した後の固体撮像素子１０の面の反りは－９５μｍ、透光性部材３０を樹脂枠４０に貼った後の固体撮像素子１０の面の反りは－９５μｍで大きくなり、カメラに必要な精度を満たさなかった。また、撮像素子モジュールの－４０℃における固体撮像素子１０の面の反りは－１６０μｍ、６０℃における反りは－８５μｍであって、カメラに必要な安定性を確保できなかった。

図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂに実施例、比較例の測定結果および判定結果を示す。図１４Ａは実施例１～６、比較例１～６における線膨張係数、ガラス転移温度の関係を示し、図１４Ｂは同実施例、同比較例における反り量、吸着搬送判定結果、反り判定結果などを示している。同様に、図１５Ａは、実施例７～１２、比較例７～１２における線膨張係数、ガラス転移温度の関係を示し、図１５Ｂは同実施例、同比較例における反り量、吸着搬送判定結果、反り判定結果などを示している。

図１４、図１５には、温度Ｔｇｐと温度Ｔｇｆの大小関係、線膨張係数αＰＣＢ１、αｆ１との大小関係、及び（（Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１）、（（Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１＋（Ｔｇｐ－Ｔｇｆ）×αｆ２）との大小関係、吸着搬送判定結果、撮像素子面の反り判定結果が示されている。これらを照らし合わせると、本発明に係る実施例１～１２の効果は明らかである。

［第２実施形態］
上述の実施形態における撮像素子モジュールは種々の撮像システムに適用可能である。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、監視カメラなどがあげられる。図１６に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。

図１６に示す撮像システムは、バリア１００１、レンズ１００２、絞り１００３、撮像装置１００４、信号処理装置１００７、タイミング発生部１００８、全体制御・演算部１００９、メモリ部１０１０、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１、記録媒体１０１２、外部Ｉ／Ｆ部１０１３、角速度センサ（検出部）１０１５、アクチュエータ１０１６を含む。バリア１００１はレンズ１００２を保護し、レンズ１００２は被写体の光学像を撮像装置１００４に結像させる。絞り１００３はレンズ１００２を通った光量を可変する。撮像装置１００４は、上述の撮像素子モジュール１により構成され、レンズ１００２により結像された光学像を画像データに変換する。信号処理装置１００７は撮像装置１００４より出力された画像データに各種の補正、データ圧縮を行う。タイミング発生部１００８は撮像装置１００４および信号処理装置１００７に、各種タイミング信号を出力する。全体制御・演算部１００９はデジタルスチルカメラ全体を制御し、メモリ部１０１０は画像データを一時的に記憶する。記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１は記録媒体１０１２に画像データの記録または読み出しを行うためのインターフェースであり、記録媒体１０１２は撮像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。外部Ｉ／Ｆ部１０１３は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェースである。タイミング信号などは撮像システムの外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置１００４と、撮像装置１００４から出力された画像信号を処理する信号処理装置１００７とを有すればよい。

撮像装置１００４とＡＤ変換部とが同一の半導体基板に設けられていてもよく、撮像装置１００４とＡＤ変換部とが別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置１００４と信号処理装置１００７とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。それぞれの画素が第１の光電変換部と、第２の光電変換部を含んでもよい。信号処理装置１００７は、第１の光電変換部で生成された画素信号と、第２の光電変換部で生成された画素信号とを処理し、撮像装置１００４から被写体までの距離情報を取得するように構成されてもよい。

角速度センサ１０１５は撮像システムの筐体などに固定され、撮像システムの手振れを検出する。手振れは、撮像デバイスの受光面におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれの変位量として検出される。アクチュエータ１０１６は電磁駆動機構またはピエゾ駆動機構などから構成され、撮像装置１００４の位置を変位させる。アクチュエータ１０１６は全体制御・演算部１００９によって制御され、角速度センサ１０１５によって検出された変位量を打ち消す方向に、撮像装置１００４を駆動する。

図１７は本実施形態における撮像装置１００４を説明するための図である。図１７（Ａ）は撮像装置１００４の平面図であって、図１７（Ｂ）は撮像装置１００４の側面図である。撮像装置１００４は基板１０１７の上面に取り付けられ、基板１０１７の下面にはアクチュエータ１０１６が設けられている。アクチュエータ１０１６は、撮像装置１００４をＸ方向、Ｙ方向に移動させることができる。

本実施形態における撮像装置１００４は、第１実施形態における撮像素子モジュール１によって構成されている。撮像素子モジュール１において、固体撮像素子１０などの電子デバイスは、セラミックパッケージを用いることなく、プリント基板２０に直接に取り付けられている。このため、撮像装置１００４を軽量化することができ、撮像装置１００４の変位を制御するセンサシフト方式の手振れ補正機構を採用することができる。

［第３実施形態］
図１８Ａ、図１８Ｂは、本実施形態における車載カメラに関する撮像システムのブロック図である。撮像システム２０００は、上述した実施形態の撮像装置１００４を有する。撮像システム２０００は、撮像装置１００４により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部２０３０と、撮像システム２０００より取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差算出部２０４０を有する。また、撮像システム２０００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部２０５０と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部２０６０とを有する。ここで、視差算出部２０４０、距離計測部２０５０は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部２０６０はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

撮像システム２０００は車両情報取得装置２３１０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム２０００には、衝突判定部２０６０での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ２４１０が接続されている。また、撮像システム２０００は、衝突判定部２０６０での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置２４２０とも接続されている。例えば、衝突判定部２０６０の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ２４１０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置２４２０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。撮像システム２０００は上述のように車両を制御する動作の制御を行う制御手段として機能する。

本実施形態では車両の周囲、例えば前方または後方を撮像システム２０００で撮像する。図１８Ｂは、車両前方（撮像範囲２５１０）を撮像する場合の撮像システムを示している。撮像制御手段としての車両情報取得装置２３１０が、上述の第１乃至第５実施形態に記載した動作を行うように撮像システム２０００ないしは撮像装置１００４に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。

上述では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

［他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。また、本発明は、固体撮像素子以外の電子デバイスにおいても適用可能である。

なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 撮像素子モジュール
１０ 固体撮像素子
２０ プリント基板
２０１プリント基板の外面（第２の主面）
２０２プリント基板の内面（第１の主面）
２０５プリント基板の外縁
３０ 透光性部材
４０ 樹脂枠
５０ 撮像素子パッケージ
５１０ 内部空間
６００ 部品

Claims (21)

1. 第１の主面、第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面に連続する外縁を有し、複数の導体層および複数の絶縁層を含む基板と、
   前記第１の主面に取り付けられた固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の周囲を囲むように前記第１の主面に取り付けられた枠体と、
   前記枠体の上に固定された透光性部材と、を備える撮像素子モジュールであって、
   前記第１の主面に設けられた第１の内部端子と、前記第２の主面に設けられた第２の内部端子と、が電気的に接続され、
   前記基板は、第１の内部配線を介して前記第１の内部端子と接続された第１の導体層と、第２の内部配線を介して前記第２の内部端子と接続された第２の導体層と、を含み、
   前記固体撮像素子の端部から前記第１の内部端子までの平面方向の距離は、前記端部から前記第２の内部端子までの平面方向の距離よりも長く、平面視において前記第１の内部配線と前記第２の内部配線とは重ならないことを特徴とする撮像素子モジュール。
2. 第１の主面、第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面に連続する外縁を有し、複数の導体層および複数の絶縁層を含む基板と、
   前記第１の主面に取り付けられた固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の周囲を囲むように前記第１の主面に取り付けられた枠体と、
   前記枠体の上に固定された透光性部材と、を備える撮像素子モジュールであって、
   前記第１の主面に設けられた第１の内部端子と、前記第２の主面に設けられた第２の内部端子と、が電気的に接続され、
   前記固体撮像素子の端部から前記第１の内部端子までの平面方向の距離は、前記端部から前記第２の内部端子までの平面方向の距離よりも長く、平面視において前記固体撮像素子と前記第２の内部端子とが重なることを特徴とする撮像素子モジュール。
3. 前記基板は、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に位置する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層を貫通する第３の内部配線とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子モジュール。
4. 平面視において、前記第１の内部配線と、前記第２の内部配線と、の間に前記第３の内部配線が配されることを特徴とする請求項３に記載の撮像素子モジュール。
5. 前記基板はプリプレグを含むプリント基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
6. 前記基板はガラス繊維とエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
7. 前記枠体は樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
8. 前記固体撮像素子は前記第１の主面に接着剤によって取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
9. 前記接着剤はゴム弾性を有する樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の撮像素子モジュール。
10. 前記枠体は前記基板の前記外縁を覆っていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
11. 前記枠体は前記基板の前記外縁を覆っていないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
12. 前記基板のガラス転移温度Ｔｇｐ以下における前記基板の面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｐ以上における前記基板の前記面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ２とし、前記枠体のガラス転移温度Ｔｇｆ以下における前記枠体の線膨張係数をαｆ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における前記枠体の線膨張係数をαｆ２とし、常温をＴｏとした場合、
    Ｔｇｐ＜Ｔｇｆ、かつ
    αＰＣＢ１＜αｆ１、かつ
    （Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１＜（Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１＋（Ｔｇｆ－Ｔｇｐ）×αＰＣＢ２、
    の関係を充足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
13. 前記基板のガラス転移温度Ｔｇｐ以下における前記基板の面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｐ以上における前記基板の前記面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ２とし、前記枠体のガラス転移温度Ｔｇｆ以下における前記枠体の線膨張係数をαｆ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における前記枠体の線膨張係数をαｆ２とし、常温をＴｏとした場合、
    Ｔｇｐ＞Ｔｇｆ、かつ
    αｆ１＜αＰＣＢ１、かつ
    （Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１＜（Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１＋（Ｔｇｐ－Ｔｇｆ）×αｆ２
    の関係を充足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
14. 前記枠体は、前記第１の主面に対する平面視において前記基板に重ならない拡張部を有し、
    前記拡張部には前記第１の主面と交差する方向に貫通する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像素子モジュール。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の前記撮像素子モジュールから出力された画素信号を処理する信号処理装置と、を備える撮像システム。
16. 前記撮像システムの動きを検出する検出部と、
    前記検出部からの信号に基づき、前記撮像素子モジュールを変位させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする請求項１５に記載の撮像システム。
17. 前記固体撮像素子は複数の画素を備え、
    前記画素は複数の光電変換部を備え、
    前記信号処理装置は、複数の前記光電変換部にて生成された前記画素信号をそれぞれ処理し、前記固体撮像素子から被写体までの距離に基づく情報を取得することを特徴とする請求項１５または１６に記載の撮像システム。
18. 第１の主面、第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面に連続する外縁を有し、第１の導体層と、第２の導体層と、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に位置する第１の絶縁層と、を含む基板と、
    前記第１の主面に取り付けられた枠体と、を備える撮像素子パッケージであって、
    前記第１の主面に設けられた第１の内部端子と、前記第２の主面に設けられた第２の内部端子と、が電気的に接続され、
    前記第１の内部端子と前記第１の導体層を接続する第１の内部配線と、
    前記第１の絶縁層を貫通する第３の内部配線と、
    前記第２の内部端子と前記第２の導体層を接続する第２の内部配線と、を有し、
    平面視において、前記第１の内部配線と、前記第２の内部配線と、の間に前記第３の内部配線が配され、平面視において前記第１の内部配線と前記第２の内部配線とは重ならないことを特徴とする撮像素子パッケージ。
19. 前記基板のガラス転移温度Ｔｇｐ以下における前記基板の面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｐ以上における前記基板の前記面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ２とし、前記枠体のガラス転移温度Ｔｇｆ以下における前記枠体の線膨張係数をαｆ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における前記枠体の線膨張係数をαｆ２とし、常温をＴｏとした場合、
    Ｔｇｐ＜Ｔｇｆ、かつ
    αＰＣＢ１＜αｆ１、かつ
    （Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１＜（Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１＋（Ｔｇｆ－Ｔｇｐ）×αＰＣＢ２、
    の関係を充足することを特徴とする請求項１８に記載の撮像素子パッケージ。
20. 前記基板のガラス転移温度Ｔｇｐ以下における前記基板の面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｐ以上における前記基板の前記面内方向の線膨張係数をαＰＣＢ２とし、前記枠体のガラス転移温度Ｔｇｆ以下における前記枠体の線膨張係数をαｆ１とし、前記ガラス転移温度Ｔｇｆ以上における前記枠体の線膨張係数をαｆ２とし、常温をＴｏとした場合、
    Ｔｇｐ＞Ｔｇｆ、かつ
    αｆ１＜αＰＣＢ１、かつ
    （Ｔｇｐ－Ｔｏ）×αＰＣＢ１＜（Ｔｇｆ－Ｔｏ）×αｆ１＋（Ｔｇｐ－Ｔｇｆ）×αｆ２
    の関係を充足することを特徴とする請求項１８に記載の撮像素子パッケージ。
21. 前記枠体は、前記第１の主面に対する平面視において前記基板に重ならない拡張部を有し、
    前記拡張部には前記第１の主面と交差する方向に貫通する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の撮像素子パッケージ。