JPWO2011078350A1 - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 薄型化および小型化を図ることができるとともに、高画質な画像信号を出力することができる撮像装置を提供すること。【解決手段】 上面に配線２が形成された回路基板１と、回路基板１上に実装された電子部品３と、回路基板１上に電子部品３を取り囲んで実装された、上面に複数の接続電極５が形成され、接続電極５に電気的に接続された側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子６が形成された枠体４と、上面の中央部に受光部８ａが配置され、枠体４の開口を塞ぐように枠体４の上面に実装された撮像素子８と、枠体４の上面の外周部に接合され、撮像素子８を覆っている、レンズ９を備えた鏡筒10とを備えている撮像装置である。電子部品３は、回路基板１の配線に実装され、枠体４内に収納されるので、従来の撮像装置と比較して凹部の底の分の厚みを薄くすることができ、小型化および薄型化を図ることができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型等の撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
従来から、ＣＣＤ型またはＣＭＯＳ型等の撮像素子を配線基板に搭載した、デジタルカメラや光学センサ等に適用される撮像装置が知られている。このような撮像装置は、例えば、配線基板上に撮像素子を実装するとともに、レンズ固定部材によって撮像素子の上にレンズが配置されて、レンズおよびレンズ固定部材によって撮像素子が封止されており、撮像素子の周囲にコンデンサや抵抗等の電子部品が搭載されているものである。そして、このような撮像装置は、配線基板に搭載された撮像素子の受光部に入力された光（画像）を撮像素子によって電気信号に変換し、ボンディングワイヤー等の接続部材および配線基板の配線導体および外部端子を介してデジタルカメラ内の外部回路等に出力するものである。
このような撮像装置として、撮像装置の面積を小さくして小型化するために、配線基板の上面に凹部を設け、配線基板の上面に凹部を塞ぐように撮像素子が配置されるとともに、凹部の底面に撮像素子からの電気信号を処理するためのＩＣ，コンデンサ，コイルおよび抵抗等の電子部品が複数搭載されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。また、配線基板の下面に凹部を設け、凹部内に撮像素子からの電気信号を処理するためのＩＣ，コンデンサ，コイルおよび抵抗等の電子部品が複数搭載された撮像装置も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
撮像装置におけるこのような配線基板は、セラミックスや樹脂等の絶縁体を用いて作製されており、例えば、セラミックスからなる場合であれば、所定形状に形成された複数枚のセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、これを焼成することによって作製される。近年の撮像装置の薄型化に伴い、配線基板に設けられた凹部の底面の厚さは0.3ｍｍ〜0.4ｍｍ程度であって、凹部の深さは0.3ｍｍ〜0.4ｍｍ程度とセラミックグリーンシートとして非常に薄いものになってきている。
特開2008−258793号公報 特開2004−335533号公報
しかしながら、携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器に用いられる撮像装置に対しては、近年、より一層の薄型化が要求されてきている。このような要求に対して、配線基板に設けられた凹部に撮像素子からの電気信号を処理するためのＩＣ，コンデンサ，コイルおよび抵抗等の電子部品を複数搭載した撮像装置においては、凹部の底の厚みを薄くすることによって撮像装置の薄型化を図っている。現在、凹部の底の厚みは0.3ｍｍ〜0.4ｍｍ程度と非常に薄くなってきており、この底の厚みをさらに薄くしようとすると、配線基板の機械的強度がさらに低下して、撮像素子を搭載するときや電子部品を搭載するときなど凹部の底に力が加わった際に破損しやすくなるという問題があった。また、配線基板がセラミックスから成り、セラミックグリーンシートを積層することによって作製される場合、凹部の底の厚みを薄くするために、凹部の底となるセラミックグリーンシートを作製することが困難になってきている。また、焼成時の収縮の影響によって、凹部の底が平坦にならずに0.05ｍｍ〜0.1ｍｍ程度の凹凸が生じる。そのため、配線基板の下面に電子部品を実装するための凹部を設け、上面に撮像素子を実装する場合には、撮像素子が傾いて搭載されてしまって、高画質な画像信号を出力する撮像装置とすることができないという問題があった。また、配線基板の上面に設けられた凹部の底面に電子部品を実装する場合には、電子部品が良好に搭載できなくなり、電子部品の電極と配線基板上の配線との接合面積が小さくなって、接合部での抵抗値が増加することや、電子部品の電極と配線基板上の配線とを接合できなくなるといった実装不良を引き起こすことがあった。そして、このようなことを防ぐために、凹部の底を凹凸が生じない程度の厚みとする必要があるので、さらなる薄型化を図ることができないという問題があった。
さらに、撮像装置において、撮像素子の受光部とレンズとの距離はレンズの焦点距離によって決定されるために、例えば、鏡筒の高さを低くしてレンズと撮像素子の受光部との距離を短くすることによって、撮像装置の薄型化を図ることは困難であった。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、撮像素子と電子部品とを備えており、薄型化および小型化を図ることができるとともに、高画質な画像信号を出力することができる撮像装置を提供することにある。
本発明の撮像装置は、上面に配線が形成された回路基板と、該回路基板上に実装された電子部品と、前記回路基板上に前記電子部品を取り囲んで実装された、上面に複数の接続電極が形成され、前記接続電極に電気的に接続された側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子が形成された枠体と、上面の中央部に受光部が配置され、前記枠体の開口を塞ぐように前記枠体の上面に実装された撮像素子と、前記枠体の上面の外周部に接合され、前記撮像素子を覆っている、レンズを備えた鏡筒とを備えていることを特徴とするものである。
本発明の撮像装置は、上面に配線が形成された回路基板と、回路基板上に実装された電子部品と、回路基板上に電子部品を取り囲んで実装された、上面に複数の接続電極が形成され、接続電極に電気的に接続された側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子が形成された枠体と、上面の中央部に受光部が配置され、枠体の開口を塞ぐように枠体の上面に実装された撮像素子と、枠体の上面の外周部に接合され、撮像素子を覆っている、レンズを備えた鏡筒とを備えていることから、従来の撮像装置と比較すると、配線基板の凹部の底に相当する部分がないので、従来のように凹部の底が破損するということがなく、凹部の底の厚みの分だけ撮像装置全体を薄型化することができる。また、撮像素子が枠体の上面に実装され、電子部品が回路基板に枠体に取り囲まれて実装されているので、枠体の上面に電子部品を実装するためのスペースを確保するために枠体の面積や回路基板の面積を広くする必要がなく、撮像装置が平面視で大きくなることを防ぐことができる。従って、撮像装置の薄型化および小型化を図ることができる。
また、電子部品が回路基板に実装されているとともに、撮像素子が枠体の上面に実装されているので、電子部品および撮像素子を実装した際に、従来の撮像装置のように凹部の底面の変形の影響を受けて撮像素子が傾いて実装されることや電子部品が実装不良を起こすことがなく、高画質な画像信号を出力することが可能な撮像装置とすることができる。
（ａ）は本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 （ａ）は本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた断面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図である。 本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図である。 （ａ）は本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 （ａ）は本発明の撮像装置の実施の形態の他の例を示す、レンズを備えた鏡筒を取り除いた上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
本発明の撮像装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１〜図10において、１は回路基板、２は配線、３は電子部品、４は枠体、４ａは壁、５は接続電極、６は外部端子、７は配線導体、８は撮像素子、８ａは受光部、８ｂは信号処理回路、８ｃは電極、９はレンズ、10は鏡筒、11は接続部材、12は接合部材、13は透光性板材である。
本発明の撮像装置は、図２に断面図で示す例のように、上面に配線２が形成された回路基板１と、回路基板１上に実装された電子部品３と、回路基板１上に電子部品３を取り囲んで実装された、上面に複数の接続電極５が形成され、接続電極５に電気的に接続された側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子６が形成された枠体４と、上面の中央部に受光部８ａが配置され、枠体４の開口を塞ぐように枠体４の上面に実装された撮像素子８と、枠体４の上面の外周部に接合され、撮像素子８を覆っている、レンズ９を備えた鏡筒10とを備えている。
ここで、撮像素子８は、枠体４の開口を塞ぐように、枠体４の開口の周囲の全周にわたって設けられた樹脂等からなる接合部材12によって、枠体４の上面に実装されている。そして、撮像素子８の接続端子と枠体４の上面に形成された複数の接続電極５とがボンディングワイヤーからなる接続部材11を介して接続されている。
このような本発明の撮像装置によれば、従来の撮像装置と比較して、配線基板の凹部の底に相当する部分がないので、配線基板の凹部の厚みの分だけ撮像装置全体を薄型化することができる。また、撮像素子８が枠体４の上面に実装され、電子部品３が回路基板１に枠体４に取り囲まれて実装されているので、枠体４の上面に電子部品３を実装するためのスペースを確保するために、枠体４の面積や回路基板１の面積を広くする必要がなく、撮像装置が平面視で大きくなることを防ぐことができる。従って、撮像装置の薄型化および小型化を図ることができる。
また、電子部品３が回路基板１に実装されているとともに、撮像素子８が枠体４の上面に実装されているので、電子部品３および撮像素子８を実装した際に、従来の撮像装置のように凹部の底面の変形の影響を受けて撮像素子８が傾いて実装されるということや電子部品３が実装不良を起こすということがなく、高画質な画像信号を出力することが可能な撮像装置とすることができる。
図１（ａ）に上面図で、および（ｂ）に断面図で示す例では、枠体４の開口が四角形状に形成されており、四角形状に形成された撮像素子８が枠体４の開口を塞ぐように配置され、接合部材12によって枠体４と撮像素子８とが接合されている。そして、撮像素子８と枠体４の上面に形成された接続電極５とがボンディングワイヤーからなる接続部材11によって電気的に接続されることによって、撮像素子８が枠体４上に実装されている。また、枠体４の開口内に位置するように回路基板１に電子部品３が配置され、回路基板上の配線２と電気的に接続されることによって、電子部品３が回路基板１上に実装されている。
図２に示す例では、上記の図１（ａ）および（ｂ）に示した例における枠体４の上面に、レンズ９を備えた鏡筒10を備えた撮像装置を示している。
また、図３に図２と同様の断面図で示す例のように、枠体４の上面が、例えば、高さ0.2ｍｍ〜0.3ｍｍ程度の開口側に向かって低くなる階段状に設けられており、撮像素子８が枠体４の階段状の上面の開口側に配置され、接合材14を介して枠体４の上面に接合されていてもよい。この場合は、撮像素子８と枠体４の上面の撮像素子８が接合された面よりも高い位置にある面に設けられた複数の接続電極５とがボンディングワイヤーからなる接続部材11によって電気的に接続されることによって撮像素子８が枠体４上に実装され、レンズ９を備えた鏡筒10が枠体４の上面の外周側に配置されて接合されることによって撮像装置となる。このような撮像装置においては、撮像素子８が接合されている面と接続電極５が設けられている面との高さが異なっており、接続電極５が設けられている面の方が高い位置にあるので、硬化前の接合部材12が流動して接続電極５上にまでかかることによって撮像素子８と接続電極５との電気的接続を妨げることを防ぐことができる。従って、接合部材12と接続電極５とを近づけて配置しやすくなるので、撮像装置を小型化するのに有効である。また、接合部材12として、例えば、はんだ等の導電性の材料を使用した場合でも、接合部材12による接続電極５同士の短絡を防ぐことができる。
また、図４に図２および図３と同様の断面図で示す例のように、枠体４の上面が高さ0.2ｍｍ〜0.3ｍｍ程度で開口側に向かって低くなる階段状に設けられており、撮像素子８が枠体４の階段状の上面の開口側に配置されており、接合材14を介して枠体４の上面に接合されるとともに、枠体４の上面の撮像素子８が接合された面よりも高い位置にある面に透光性板材13を配置していてもよい。この場合は、撮像素子８と枠体４の上面の撮像素子８が接合された面の外周側に設けられた複数の接続電極５とがボンディングワイヤーからなる接続部材11によって電気的に接続されることによって撮像素子８が枠体４上に実装されている。そして、撮像素子８の受光部８ａを透光性板材13によって封止するとともに、その上方にレンズ９が位置するように、レンズ９を備えた鏡筒10が配置され、透光性板材13の周囲で鏡筒10が接合された撮像装置となる。このような場合には、透光性板材13の上に後述するようなローパスフィルタやＩＲカットフィルタを形成することができる。また、撮像素子８の受光部８ａが透光性板材13と接合部材12によって封止されているので、撮像素子８の受光部８ａを保護することができるとともに、外部環境の温度変化などによって気圧が変化したとしても、透光性板材13によって封止されている撮像素子８側の封止空間の容積が、レンズ９を備えた鏡筒10のみによって封止されている場合の封止空間の容積よりも小さいことから、封止空間と外部の空間との気圧に差が生じたときに、撮像素子８に圧力が加わっても、レンズ９を備えた鏡筒10のみによって撮像素子８が封止されている場合に比べて、撮像素子８が変形することを抑制することができる。
また、図１〜図10に示す例では、撮像素子８と接続電極５とを電気的に接続するための接続部材11としてボンディングワイヤーを用いているが、はんだによる接合やＡｕバンプを用いた超音波接合、あるいは異方性導電性樹脂による接合によって撮像素子８と接続電極５とを電気的に接続してもよい。この場合には、撮像素子８と接続電極５とを平面視で重なる位置に設けることから、撮像装置の平面視での面積を小さくして小型化を図るのにより有効である。
また、本発明の撮像装置は、図５〜図９に示す例のように、平面視で、枠体４の開口の中央部を通って開口を分割している壁４ａを有しているときには、枠体４に熱応力や機械的応力が加わったとしても、枠体４が変形することを抑制し、枠体４の上面に実装された撮像素子８が変形することを抑制できる。なお、ここで開口の中央部とは、平面視で、開口の中心から開口縁に向かって開口の長さの４分の１程度の長さの範囲とする。
また、本発明の撮像装置は、図７（ａ）に示す例のように、壁４ａの上面が、撮像素子８の下面に接しているときには、枠体４の上面に実装された撮像素子８が開口側に凸になるように変形することを抑制できるとともに、撮像素子８で発生した熱が枠体４に伝わりやすくなり、撮像素子８の受光部８ａが熱によって歪むことを抑制できる。このとき、壁４ａの上面と撮像素子８の下面とが接合部材12を介して接していてもよく、このような場合には、撮像素子８が開口と反対側に凸になるように変形することを抑制できる。このような接合部材12には、熱伝導率の高い金属等を含有する樹脂や金属ペーストを用いると、撮像素子８で発生した熱が枠体４にさらに伝わりやすくなり、撮像素子８の受光部８ａが熱によって歪むことを抑制できるので好ましい。
また、本発明の撮像装置は、図７（ｂ）に示す例のように、壁４ａが、平面視で電子部品３と重ならない位置に、電子部品３の側面と回路基板１の上面の配線２とを接続している接続部材11と接しないように配置されているときには、壁４ａが接続部材11の上方に配置されており、平面視で、隣りあって配置された電子部品３が接合された配線２同士の距離を短くできるので、平面視で撮像装置の大きさを小さくできる。なお、壁４ａは、接続部材11の間に位置するときには、接続部材11と接しないように接続部材11の間に位置する部分の幅を狭くしていても良いし、接続部材11に対応する位置に、切り欠きを設けていてもよい。このような構成とすることによって、壁４ａの上面の面積を小さくすることなく、平面視で撮像装置の大きさを小さくできる。
また、本発明の撮像装置は、図８および図９に示す例のように、壁４ａで複数に分割された開口のそれぞれが、平面視で、円形状，楕円形状または角部が円弧状の多角形状であるときには、力が集中しやすい角部がないので、角部を起点としたクラックが発生して壁４ａや枠体４が破損することを抑制できる。
また、本発明の撮像装置は、図10に示す例のように、撮像素子８が信号処理回路８ｂを備えており、信号処理回路８ｂが枠体４上に配置されているときには、信号処理回路８ｂで発生した熱が枠体４に伝わりやすくなって、受光部８ａ側に熱が伝わりにくくなるので、撮像素子８の受光部８ａが熱によって歪むことを抑制できる。
また、図11に示す例のように、平面視で信号処理回路８ｂの全体が枠体４上に配置されていると、信号処理回路８ｂで発生した熱がより枠体４に伝わりやすいので、受光部８ａが熱によって歪むことをより有効に抑制するので、好ましい。
信号処理回路８ｂとしては、例えば、撮像素子８からの信号をフィルタリングしノイズを除去したり、光学系の歪みを補償するための、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が設けられる。
また、本発明の撮像装置は、図１〜図11に示す例のように、撮像素子８の電極８ｃが撮像素子８の上面の平面視で、枠体４と重なる位置に配置され、撮像素子８の電極８ｃと枠体４に形成された接続電極５とがボンディングワイヤーで電気的に接続されているときには、ボンディングワイヤーを撮像素子８の電極８ｃに接合する際に、撮像素子８の電極８ｃの下方に枠体４があるので、接合部分に力を加えやすい。
また、本発明の撮像装置は、図11に示す例のように、撮像素子８の受光部８ａが、平面視で枠体４の開口部と重なる位置に配置されているときには、受光部８ａは平面視で接合部材12と重ならないので、接合部材12が固化する際に、撮像素子８に応力が加わって受光部８ａが歪むことを抑制できる。
本発明の撮像装置は以下のようにして作製される。まず、上記のような回路基板１を準備する。
回路基板１はセラミックスや樹脂等の絶縁体から成る絶縁基板に配線２が形成されたものである。絶縁基板の材料としては、セラミックスから成る場合は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体およびガラスセラミックス質焼結体等が挙げられ、樹脂からなる場合は、例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、および四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等が挙げられる。また、ガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものが挙げられる。
回路基板１が、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），シリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿状とするとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得て、次にセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約1500℃〜1800℃）で焼成することによって製作される。
また、回路基板１が、例えば樹脂から成る場合は、所定の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法やインジェクションモールド法等によって成形することによって形成することができる。また、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成することができる。
配線２は、回路基板１の絶縁基板がセラミックスから成る場合は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成り、回路基板１の絶縁基板用のセラミックグリーンシートに配線２用の導体ペーストをスクリーン印刷法等によって所定形状で印刷して、セラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、回路基板１の所定位置に形成される。内部導体のうち、セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストを印刷することによってセラミックグリーンシートに形成した貫通孔を充填しておけばよい。このような導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）等の金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、回路基板１の絶縁基板との接合強度を高めるために、ガラスやセラミックスを含んでいても構わない。
また、配線２は、回路基板１が樹脂から成る場合には、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびそれらの合金等の金属材料から成る。例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に配線２の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。内部導体のうち、樹脂シートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストの印刷やめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成すればよい。また、金属箔や金属柱を樹脂から成る絶縁基板に一体化させたり、回路基板１の絶縁基板にスパッタリング法，蒸着法等，めっき法等を用いて被着させたりして形成される。
次に、電気信号を処理するＩＣ，コンデンサ，コイルおよび抵抗等からなる電子部品３を、例えば、はんだ等の導電性の接続部材11によって回路基板１の配線２に接続して実装する。電子部品３の回路基板１への実装は、後述する枠体４を回路基板１に実装した後に行なってもよいし、実装する前に行なってもよい。
次に、枠体４を準備する。枠体４は、上記した回路基板１の絶縁基板と同様に、セラミックスや樹脂等の絶縁体から成るものである。枠体４の材料としては、セラミックスから成る場合は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体およびガラスセラミックス質焼結体等が挙げられ、樹脂からなる場合は、例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、および四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等が挙げられる。また、ガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものが挙げられる。
枠体４が、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、上記した回路基板１と同様の材料および方法によって製作することができる。なお、枠体４の開口は、枠体４用のセラミックグリーンシートに、開口となる貫通孔を金型やパンチングによる打ち抜き法やレーザー加工法等の加工方法で形成して、これを焼成することによって形成することができる。また、図３および図４に示す例のように、枠体４の上面に開口側に向かって低くなる階段状の段差が設けられている場合には、複数のセラミックグリーンシートのそれぞれに大きさの異なる貫通孔を形成しておき、これらのセラミックグリーンシートを所望の階段状の段差を形成できるように配置して積層することによってセラミックグリーンシート積層体を形成すればよい。
また、枠体４が、例えば樹脂から成る場合は、上記した回路基板１と同様の方法によって製作することができる。
また、図５に示す例では、壁４ａは、枠体４がセラミックスから成る場合には、セラミックグリーンシートに適当な金型で打ち抜き加工を行うか、セラミックグリーンシートをレーザー等を用いて切り抜くことで形成できる。枠体４がセラミックグリーンシートを積層して作製される場合には、打ち抜き加工は積層前に行っても積層後に行ってもよい。積層後に行った場合には、積層時の位置ズレの影響を受けることがないため、壁４ａの断面に積層時の位置ズレによる凹凸が生じることを低減できる。また、枠体４の厚みが厚くなると、打ち抜き加工時に壁４ａが変形しやすいため、積層前に打ち抜き加工を行うことが好ましい。壁４ａが樹脂から成る場合には、所望の形状が得られる金型を用いて形成すればよい。
また、図７（ａ）に示す例では、壁４ａがセラミックスから成る場合には、上面に壁４ａと同様の材料からなるセラミックペーストを塗布するか、上面に平面視で壁４ａと同じ形状のセラミックグリーンシートを積層して、壁４ａの厚みが厚くなるように形成して撮像素子８の下面と接するようにしておけばよい。また、上記セラミックペーストの代わりに、タングステン，モリブデン，銅といった金属等の熱伝導率の高い材料からなる金属ペーストを用いてもよい。このような場合には、撮像素子８で発生した熱が、壁４ａを介して枠体４に伝わりやすくなるので、撮像素子８の受光部８ａが熱によって歪むことを抑制できる。また、ペーストを複数回塗布する場合には、上記金属ペーストと上記セラミックペーストの両方を用いてもよい。
また、図７（ｂ）に示す例では、壁４ａは、平面視で電子部品３と重ならない位置に、電子部品３の側面と回路基板１上の配線２とを接続している接続部材11と接しないように配置されている。このような構造とするには、枠体４がセラミックグリーンシートを積層して作製される場合には、セラミックグリーンシート積層体の最下層のセラミックグリーンシートを、枠体４に対応する領域のみとなるように打ち抜いておけばよい。また、壁４ａは、接続部材11に対応する位置に、切り欠きがある場合には、セラミックグリーンシートに、レーザー等でセラミックグリーンシートを除去して形成すればよい。
また、図８および図９に示す例では、壁４ａで複数に分割された開口は、平面視で、角部が円弧状である。このような開口は、適当な金型を用いて打ち抜き加工を行うか、レーザー等を用いて切り抜くことで形成できる。
配線導体７，接続電極５および外部端子６は、枠体４がセラミックスから成る場合には、回路基板１がセラミックスから成る場合に用いた配線２と同様の材料および方法によって形成することができる。また、配線導体７は必要に応じて貫通導体とセラミックグリーンシート上に印刷された導体ペーストを組み合わせることで、枠体４内で立体的に形成することが可能であり、接続電極５と外部端子６とを所望の位置関係にすることができる。
また、配線導体７，接続電極５および外部端子６は、枠体４が樹脂から成る場合には、回路基板１が樹脂から成る場合に用いた配線２と同様の材料および方法によって形成することができる。この場合においても、枠体４がセラミックスからなる場合と同様の方法を用いて、接続電極５と外部端子６とを所望の位置関係にすることができる。
配線２，接続電極５，外部端子６および配線導体７の露出する表面には、電解めっき法や無電解めっき法等のめっき法によってめっき層が被着される。めっき層は、ニッケルおよび金等の耐蝕性や接続部材11の接続性に優れる金属からなるものであり、例えば、厚さが１μｍ〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さが0.1μｍ〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着される。これによって、配線２，接続電極５，外部端子６および配線導体７が腐食することを効果的に抑制することができるとともに、回路基板１の配線２と枠体４の外部端子６との接続、回路基板１の配線２と電子部品３との接合、および撮像素子８の接続端子と接続電極５との接合を強固にすることができる。
次に、ＣＣＤ型あるいはＣＭＯＳ型の撮像素子８を、枠体４の開口部を塞ぐように枠体４の上面に配置し、接合部材12を用いて枠体４に固定するとともに、撮像素子８の接続端子と枠体４の接続電極５とが電気的に接続するように接続部材11を用いて電気的に接続する。接合部材12が流れて接続電極７同士を短絡させることを防止するためには、接合部材12は非導電性の樹脂であることが好ましいが、図３に示す例のように、撮像素子８が実装される面よりも接続電極７が設けられている面が高くなるように階段状の段差が設けられている場合には、接合部材12としてはんだや導電性の樹脂を用いても構わない。また、撮像素子８の接続電極が下面に設けられている場合には、はんだによる接合やＡｕバンプを用いた超音波接合、あるいは異方性導電性樹脂を用いたフリップチップ接合を行なっても構わない。なお、はんだやＡｕバンプによるフリップチップ接合を行なう場合には、撮像素子８の接続端子と接続電極５との接合を補強するとともに、受光部８ａを保護するためにアンダーフィル材（図示せず）を充填することによって受光部８ａを封止することが好ましい。
そして、レンズ９を備えた鏡筒10を準備し、枠体４の上面の外周部に撮像素子８を覆うように接合する。このような構成とすることによって、小型・薄型で高画質な画像信号を出力することが可能な撮像装置となる。レンズ９は、ガラスあるいはエポキシ樹脂等の樹脂等から成り、レンズ固定部材12に取り付けられて、レンズ固定部材12の開口部を介してレンズ９を透過した光を撮像素子８の受光部８ａに入射することができる。レンズ固定部材12は樹脂や金属等から成り、図２〜図４に示す例のように、エポキシ樹脂や半田等の接着剤によって枠体４の上面に固定される。あるいはレンズ固定部材12に予め設けられた鉤部等（図示せず）によって枠体４に固定される。
透光性板材13は、水晶やガラスあるいはエポキシ樹脂等の樹脂等から成り、熱硬化型や紫外線硬化型等のエポキシ樹脂やガラス等の接着剤によって枠体４に接合される。例えば枠体４の上面あるいは透光性板材13の外縁部に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂をディスペンス法によって塗布し、枠体４の上面に透光性板材13を載置して紫外線を照射することで、接着剤が硬化して封止される。透光性板材13の上にはフィルタを形成してもよい。
透光性板材13の上に形成するフィルタとしては、結晶方位角が異なる２枚〜３枚の水晶板を重ね、水晶板の複屈折の特性を利用して撮像素子８がとらえた映像に発生するモアレ現象を防止するローパスフィルタがある。透光性板材13として水晶板を用いた場合には、透光性板材13をこのローパスフィルタの水晶板の一枚として兼用できる。
また、透光性板材13の上に形成するフィルタとしては、一般的に赤色から赤外領域での感度が人間の視覚に比べて高い感度傾向を持つ撮像素子８を人間の目の色合い感度と合せるために、赤色から赤外領域の波長の光をカットするためのＩＲカットフィルタもある。ＩＲカットフィルタは、透光性板材13の表面に誘電体多層膜を数十層交互に形成することによって作製することができる。誘電体多層膜は、通常は屈折率が1.7以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層と、屈折率が1.6以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層とを、蒸着法やスパッタリング法等を用いて交互に数十層積層することによって形成される。屈折率が1.7以上の誘電体材料としては、例えば五酸化タンタルや酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタン，酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が1.6以下の誘電体材料としては、例えば酸化珪素や酸化アルミニウム，フッ化ランタン，フッ化マグネシウム等が用いられる。
以上のようにして、例えば、10ｍｍ角程度の枠体４と、枠体４内部に収納される電子部品３と、８ｍｍ角程度の撮像素子８と、その上部に設けられた高さ５ｍｍ〜10ｍｍ程度の、レンズ９を備えた鏡筒10とからなる撮像装置が回路基板１上に実装される。
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、図５，図８および図９に示す例のような、壁に分割された開口のそれぞれをハニカム構造にしてもよい。ハニカム構造にすることで、平面視で見たときに単位面積あたりの開口領域の占める割合を高めつつ、壁４ａの強度が向上するので、撮像装置を小型化しつつ強度を高めるのに有効である。
１・・・・・・回路基板１
２・・・・・・配線
３・・・・・・電子部品
４・・・・・・枠体
４ａ・・・・・壁
５・・・・・・接続電極
６・・・・・・外部端子
７・・・・・・配線導体
８・・・・・・撮像素子
８ａ・・・・・受光部
８ｂ・・・・・信号処理回路
８ｃ・・・・・電極
９・・・・・・レンズ
10・・・・・・鏡筒
11・・・・・・接続部材
12・・・・・・接合部材
13・・・・・・透光性板材

Claims (8)

  1. 上面に配線が形成された回路基板１と、該回路基板１上に実装された電子部品と、前記回路基板１上に前記電子部品を取り囲んで実装された、上面に複数の接続電極が形成され、前記接続電極に電気的に接続された側面または下面の少なくとも一方に複数の外部端子が形成された枠体と、上面の中央部に受光部が配置され、前記枠体の開口を塞ぐように前記枠体の上面に実装された撮像素子と、前記枠体の上面の外周部に接合され、前記撮像素子を覆っている、レンズを備えた鏡筒とを備えていることを特徴とする撮像装置。
  2. 平面視で、前記枠体の開口の中央部を通って前記開口を分割している壁を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記壁の上面は、前記撮像素子の下面に接していることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  4. 前記壁は、平面視で前記電子部品と重ならない位置に、前記電子部品の側面と前記回路基板１の上面の前記配線とを接続している接続部材と接しないように配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
  5. 前記壁で複数に分割された前記開口のそれぞれは、平面視で、円形状または角部が円弧状の多角形状であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
  6. 前記撮像素子が信号処理回路を備えており、該信号処理回路が前記枠体上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
  7. 前記撮像素子の電極が、前記撮像素子の上面の平面視で前記枠体と重なる位置に配置され、前記撮像素子の電極と前記枠体に形成された前記接続電極とがボンディングワイヤーで電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の撮像装置。
  8. 前記撮像素子の受光部は、平面視で前記枠体の開口部と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の撮像装置。
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