WO2017163925A1 - 半導体装置、固体撮像装置、および電子機器 - Google Patents

半導体装置、固体撮像装置、および電子機器 Download PDF

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solid
thermal expansion
state imaging
imaging device
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祐輔 馬田
本郷　一泰
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor device, a solid-state imaging device, and an electronic device, and more particularly, to a semiconductor device, a solid-state imaging device, and an electronic device that can suppress warping.
  • the image sensor has a light receiving surface on which the subject image is incident, and by connecting a solder ball arranged on the back surface of the light receiving surface to the wiring board, an electric signal is taken out and recognized as an image.
  • a mounting board that enables this.
  • warpage may occur due to a change in environmental temperature or heat generation of the image sensor during actual use due to a difference in thermal expansion coefficient between the image sensor and the wiring board.
  • the warpage becomes significant.
  • the present disclosure has been made in view of such a situation, and can suppress warping.
  • a semiconductor device is a structure including a substrate on which a semiconductor element is mounted, and a thermal expansion adjustment member provided on a surface of the substrate opposite to the surface on which the semiconductor element is mounted.
  • the linear expansion coefficient is such that the material value and the shape of the thermal expansion adjusting member are substantially the same on the solid-state imaging device side of the neutral surface and the thermal expansion adjusting member side of the neutral surface with respect to the overall rigidity of the structure. And Young's modulus is adjusted.
  • ⁇ can represent a member strain
  • E can be a Young's modulus
  • ⁇ can be a Poisson's ratio
  • ⁇ can be a linear expansion coefficient
  • t can be a thickness
  • ⁇ T can represent a temperature change.
  • the substance value and shape of the thermal expansion adjusting member are adjusted to satisfy the above formula.
  • the substance value and shape accuracy of the thermal expansion adjusting member are adjusted to satisfy ⁇ 5%.
  • the thermal expansion adjusting member can have a shape substantially equivalent to that of the semiconductor element.
  • the thermal expansion adjusting member may have an opening in part.
  • the thermal expansion adjusting member is divided into a plurality of parts.
  • the thermal expansion adjusting member is an active element having an auxiliary function of the semiconductor element.
  • the semiconductor element is a solid-state image sensor or an inertial sensor.
  • a solid-state imaging device includes a substrate on which a solid-state imaging element is mounted, and a thermal expansion adjustment member provided on a surface of the substrate opposite to the surface on which the solid-state imaging element is mounted.
  • the material value and the shape of the thermal expansion adjustment member are substantially equal on the solid-state imaging device side of the neutral surface and the thermal expansion adjustment member side of the neutral surface with respect to the overall rigidity of the structure, The linear expansion coefficient and Young's modulus are adjusted.
  • An electronic device has a structure including a substrate on which a solid-state image sensor is mounted, and a thermal expansion adjustment member provided on a surface of the substrate opposite to the surface on which the solid-state image sensor is mounted. And the material value and the shape of the thermal expansion adjustment member are substantially equal to each other on the solid-state imaging device side of the neutral surface and the thermal expansion adjustment member side of the neutral surface with respect to the overall rigidity of the structure. The expansion coefficient and Young's modulus are adjusted.
  • the structure includes a substrate on which a solid-state image sensor is mounted, and a thermal expansion adjusting member provided on a surface of the substrate opposite to the surface on which the solid-state image sensor is mounted.
  • the material value and the shape of the thermal expansion adjustment member are linear so that the solid surface of the neutral surface with respect to the overall rigidity of the structure is substantially equal on the solid-state imaging device side and the thermal expansion adjustment member side of the neutral surface. The expansion coefficient and Young's modulus are adjusted.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the schematic structural example of the solid-state imaging device to which this technique is applied. It is a figure which shows the structural example of a mounting board
  • FIG. 1 illustrates a schematic configuration example of an example of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) solid-state imaging device applied to each embodiment of the present technology.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • a solid-state imaging device (element chip) 1 includes a pixel region (a pixel region in which pixels 2 including a plurality of photoelectric conversion elements are regularly arranged two-dimensionally on a semiconductor substrate 11 (for example, a silicon substrate). A so-called imaging region) 3 and a peripheral circuit region.
  • the pixel 2 includes a photoelectric conversion element (for example, PD (Photo Diode)) and a plurality of pixel transistors (so-called MOS transistors).
  • the plurality of pixel transistors can be constituted by three transistors, for example, a transfer transistor, a reset transistor, and an amplifying transistor, and can further be constituted by four transistors by adding a selection transistor.
  • the pixel 2 can have a pixel sharing structure.
  • the pixel sharing structure includes a plurality of photodiodes, a plurality of transfer transistors, one shared floating diffusion, and one other pixel transistor that is shared.
  • the photodiode is a photoelectric conversion element.
  • the peripheral circuit area includes a vertical drive circuit 4, a column signal processing circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, and a control circuit 8.
  • the control circuit 8 receives data for instructing an input clock, an operation mode, and the like, and outputs data such as internal information of the solid-state imaging device 1. Specifically, the control circuit 8 is based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock, and the clock signal or the reference signal for the operations of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, and the horizontal drive circuit 6 Generate a control signal. The control circuit 8 inputs these signals to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, and the horizontal drive circuit 6.
  • the vertical drive circuit 4 is composed of, for example, a shift register, selects a pixel drive wiring, supplies a pulse for driving the pixel 2 to the selected pixel drive wiring, and drives the pixels 2 in units of rows. Specifically, the vertical drive circuit 4 selectively scans each pixel 2 in the pixel region 3 sequentially in the vertical direction in units of rows, and generates the signal according to the amount of light received by the photoelectric conversion element of each pixel 2 through the vertical signal line 9. A pixel signal based on the signal charge is supplied to the column signal processing circuit 5.
  • the column signal processing circuit 5 is disposed, for example, for each column of the pixels 2 and performs signal processing such as noise removal on the signal output from the pixels 2 for one row for each pixel column. Specifically, the column signal processing circuit 5 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) for removing fixed pattern noise specific to the pixel 2, signal amplification, A / D (Analog / Digital) conversion, and the like. .
  • a horizontal selection switch (not shown) is provided connected to the horizontal signal line 10.
  • the horizontal drive circuit 6 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits 5 in order, and the pixel signal is output from each of the column signal processing circuits 5 to the horizontal signal line. 10 to output.
  • the output circuit 7 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 10 and outputs the signals.
  • the output circuit 7 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • the input / output terminal 12 is provided for exchanging signals with the outside.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the structure of the mounting substrate.
  • the solid-state imaging device 1 has a light receiving surface on which a subject image is incident, and by connecting a solder ball 32 disposed on the back surface of the light receiving surface to the wiring substrate 31, an electrical signal is transmitted. It can be taken out and recognized as an image.
  • warpage is caused by a change in environmental temperature or heat generation of the solid-state imaging device 1 during actual use due to a difference in thermal expansion coefficient between the solid-state imaging device 1 and the wiring board 31. May occur.
  • the rigidity of the component is lowered, the warpage becomes significant.
  • FIG. 3 a structure shown in FIG. 3 has been proposed as a method for reducing warpage.
  • FIG. 3 is a diagram showing another structural example of the mounting board.
  • a thermal expansion adjusting member 51 is embedded in a wiring substrate 52 to which the solid-state imaging device 1 is connected by solder balls 32.
  • the thermal expansion coefficients of the solid-state imaging device 1 side and the thermal expansion adjustment member 51 side can be made symmetric with respect to the wiring board 52, and the warpage caused by the difference in thermal expansion coefficient cancels each other. It becomes possible.
  • the structure of the mounting substrate 41 in FIG. 3 is created by embedding the thermal expansion adjusting member 51 and performing insert molding when forming the substrate.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure example of a mounting substrate to which the present technology is applied.
  • the solid-state imaging device 1 has a light receiving surface on which a subject image is incident, and by connecting a solder ball 32 disposed on the back surface of the light receiving surface to the wiring substrate 31, an electrical signal is transmitted to the outside. It can be taken out and recognized as an image.
  • thermal expansion adjusting member 51 is provided on the side opposite to the solid-state imaging device 1 mounted on the wiring board 31.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the structure of FIG.
  • the member A has a substance obtained by synthesizing the solid-state imaging device 1 and the solder ball 32, the member B and the member C are expressed by dividing the wiring board 31, and the member D is the thermal expansion adjustment member 51. Equivalent to.
  • the physical property values and the shape of the thermal expansion adjusting member 51 satisfy the following formulas (1) to (3) so that the neutral surface H with respect to the rigidity of the entire structure is within this structure. Have been adjusted so that.
  • ⁇ represents strain of the member
  • E Young's modulus
  • ⁇ Poisson's ratio
  • ⁇ linear expansion coefficient
  • t thickness
  • ⁇ T temperature change.
  • the subscripts correspond to 1 for member A, 2 for member B, 3 for member C, and 4 for member D.
  • Expressions (1) to (3) described above are derived from the definition of strain and the expression of force balance at the neutral plane H.
  • the upper and lower sides with respect to the neutral plane Are equal in rigidity. That is, warpage can be suppressed even if the solid-state imaging device 1 changes due to the difference in thermal expansion coefficient between the solid-state imaging device 1 and the wiring board 31 or the solid-state imaging device 1 generates heat during actual use. .
  • each member may satisfy ⁇ 5%. That is, it is sufficient if they are almost equal. If it is within ⁇ 5%, it is possible to suppress the warpage within a practical range including actual members and manufacturing variations.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another structure example of the mounting substrate to which the present technology is applied.
  • FIG. 6A is a view showing a cross section of the mounting substrate 101.
  • 6B is a plan view of the mounting substrate 101 of FIG. 6A as viewed from below.
  • a dotted line represents the shape of the solid-state imaging device 1 mounted on the back side of the wiring substrate 31.
  • the thermal expansion adjusting member 51 has a shape equivalent to that of the solid-state imaging device 1. By doing in this way, the curvature suppression effect can be enlarged.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another structural example of the mounting substrate to which the present technology is applied.
  • FIG. 7A is a view showing a cross section of the mounting substrate 101.
  • 7B is a plan view of the mounting substrate 101 of FIG. 7A viewed from below.
  • the dotted line represents the shape of the solid-state imaging device 1 mounted on the back side of the wiring substrate 31.
  • the thermal expansion adjusting member 51 has an opening 121.
  • FIG. 8 is a diagram showing another structure example of the mounting substrate to which the present technology is applied.
  • FIG. 8A is a view showing a cross section of the mounting substrate 101.
  • 8B is a plan view of the mounting substrate 101 of FIG. 8A viewed from below.
  • the dotted line represents the shape of the solid-state imaging device 1 mounted on the back side of the wiring substrate 31.
  • the thermal expansion adjusting member 51 has a structure divided into a plurality (four in the example of FIG. 8). By doing so, the warp suppressing effect is weaker than that of the structure of FIG. 7 having the opening 121, but, similarly to the structure of FIG. 7, a device sensitive to external force in a portion where the thermal expansion adjusting member 51 is not provided. Can be arranged, and the member cost can be reduced.
  • the thermal expansion adjusting member 51 in the mounting substrate 101 may be an active element having an auxiliary function of the solid-state imaging device 1.
  • the active element is, for example, a camera shake correction sensor, a memory for storing an image signal, a logic circuit for processing the image signal, or the like. With this configuration, it is possible not only to suppress warping but also to add a new function to the solid-state imaging device 1.
  • the element mounted on the wiring board 31 by the solder balls 32 has been described as the solid-state imaging device 1, but the solid-state imaging device 1 may be an inertial sensor such as a gyro sensor or an acceleration sensor. Good. Since the present technology can suppress warpage, performance improvement can be expected even for a device (such as an inertial sensor) sensitive to external force.
  • the thermal expansion adjusting member is disposed on the side opposite to the solid-state imaging device mounted on the wiring board.
  • This thermal expansion adjusting member has a linear expansion coefficient and a Young's modulus adjusted, and the rigidity is the same or substantially the same on the solid-state imaging device side and the thermal expansion adjusting member side.
  • the warpage can be tuned before mounting the solid-state imaging device, and the warpage can be controlled with high accuracy.
  • the present technology is not limited to the solid-state imaging device, and may be applied to a semiconductor element such as a device (for example, a gyro sensor or an acceleration sensor) that is sensitive to external force generated by substrate warpage as described above. Can do.
  • a semiconductor element such as a device (for example, a gyro sensor or an acceleration sensor) that is sensitive to external force generated by substrate warpage as described above. Can do.
  • the present technology may be applied to a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) solid-state imaging device.
  • CCD Charge Coupled Device
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a usage example in which the above-described solid-state imaging device is used.
  • the solid-state imaging device (image sensor) described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
  • Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ⁇ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc.
  • Equipment used for medical and health care ⁇ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ⁇ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports-Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications-Used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops apparatus
  • the present technology is not limited to application to a solid-state imaging device, but can also be applied to an imaging device.
  • the imaging apparatus refers to a camera system such as a digital still camera or a digital video camera, or an electronic apparatus having an imaging function such as a mobile phone.
  • a module-like form mounted on an electronic device that is, a camera module is used as an imaging device.
  • the electronic apparatus 300 shown in FIG. 10 includes a solid-state imaging device (element chip) 301, an optical lens 302, a shutter device 303, a drive circuit 304, and a signal processing circuit 305.
  • a solid-state imaging device 301 the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment of the present technology described above is provided. Thereby, the curvature of the solid-state imaging device 301 of the electronic device 300 can be suppressed.
  • the optical lens 302 forms image light (incident light) from the subject on the imaging surface of the solid-state imaging device 301. As a result, signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 301 for a certain period.
  • the shutter device 303 controls the light irradiation period and the light shielding period for the solid-state imaging device 301.
  • the drive circuit 304 supplies a drive signal for controlling the signal transfer operation of the solid-state imaging device 301 and the shutter operation of the shutter device 303.
  • the solid-state imaging device 301 performs signal transfer by a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 304.
  • the signal processing circuit 305 performs various signal processing on the signal output from the solid-state imaging device 301.
  • the video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.
  • steps describing the series of processes described above are not limited to the processes performed in time series according to the described order, but are not necessarily performed in time series, either in parallel or individually.
  • the process to be executed is also included.
  • the configuration described as one device (or processing unit) may be divided and configured as a plurality of devices (or processing units).
  • the configurations described above as a plurality of devices (or processing units) may be combined into a single device (or processing unit).
  • a configuration other than that described above may be added to the configuration of each device (or each processing unit).
  • a part of the configuration of a certain device (or processing unit) may be included in the configuration of another device (or other processing unit). . That is, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.
  • this technique can also take the following structures.
  • a substrate on which a semiconductor element is mounted In the substrate, a structure comprising a thermal expansion adjusting member provided on a surface opposite to a surface on which the semiconductor element is mounted,
  • the linear expansion coefficient is such that the material value and the shape of the thermal expansion adjusting member are substantially the same on the solid-state imaging device side of the neutral surface and the thermal expansion adjusting member side of the neutral surface with respect to the overall rigidity of the structure.
  • the Young's modulus is adjusted semiconductor device.
  • the material value and shape of the thermal expansion adjusting member are adjusted so as to substantially satisfy the following expression:
  • ⁇ represents strain of the member
  • E represents Young's modulus
  • ⁇ represents Poisson's ratio
  • ⁇ represents linear expansion coefficient
  • t represents thickness
  • ⁇ T represents temperature change.
  • (3) The semiconductor device according to (2), wherein a substance value and a shape of the thermal expansion adjusting member are adjusted to satisfy the formula.
  • the semiconductor device according to (1) or (2), wherein the material value and shape accuracy of the thermal expansion adjusting member are adjusted to satisfy ⁇ 5%.
  • thermo expansion adjusting member has an opening in a part thereof.
  • thermal expansion adjusting member is divided into a plurality of parts.
  • thermal expansion adjusting member is an active element having an auxiliary function of the semiconductor element.
  • semiconductor element is a solid-state imaging element or an inertial sensor.
  • a substrate on which a solid-state imaging device is mounted A thermal expansion adjusting member provided on a surface opposite to a surface on which the solid-state imaging device is mounted in the substrate;
  • the linear expansion coefficient is such that the material value and the shape of the thermal expansion adjusting member are substantially the same on the solid-state imaging device side of the neutral surface and the thermal expansion adjusting member side of the neutral surface with respect to the overall rigidity of the structure.
  • a signal processing circuit for processing an output signal output from the solid-state imaging device whose Young's modulus is adjusted, And an optical system that makes incident light incident on the solid-state imaging device.

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Abstract

本開示は、反りを抑えることができるようにする半導体装置、固体撮像装置、および電子機器に関する。 実装基板において、固体撮像装置は被写体像が入射される受光面を有し、受光面裏面に配置されるはんだボールを配線基板と接続することで、電気信号を外部に取り出し、画像として認識することを可能とする。また、配線基板の上に実装された固体撮像装置とは反対側に、熱膨張調整部材が設けられている。この熱膨張調整部材は、線膨張係数とヤング率が調整されており、固体撮像装置側と熱膨張調整部材側で剛性が、等しい、または、ほぼ同等になるようになっている。本開示は、例えば、カメラなどの撮像装置に用いられるCMOS固体撮像装置に適用することができる。

Description

半導体装置、固体撮像装置、および電子機器
　本開示は、半導体装置、固体撮像装置、および電子機器に関し、特に、反りを抑えることができるようにした半導体装置、固体撮像装置、および電子機器に関する。
　近年、スマートフォンをはじめとするエレクトロニクス製品は、小型、軽量、高機能化が飛躍的に進んでいる。これらの市場動向に伴い、エレクトロニクス製品に搭載される半導体パッケージ部品についても、小型、軽量、薄型化が強く求められてきている。特に、スマートフォンに搭載されるカメラモジュールの高さは、スマートフォンの厚みを律速しており、カメラモジュールの低背化が必須となっている。そのためカメラモジュールの低背化を目的として、カメラモジュール内部部品の薄型化も進んできている。薄型化することで各部品の剛性が低下し、反りなどの問題が発生しやすくなってきている。
　カメラモジュールとして、撮像素子が、被写体像が入射される受光面を有し、受光面裏面に配置されるはんだボールを配線基板と接続することで、電気信号を外部に取り出し、画像として認識することを可能とする実装基板がある。
　このような実装状態においては、撮像素子と配線基板との熱膨張係数の差異に起因して、環境温度の変化、もしくは実使用時の撮像素子の発熱により、反りが発生することがある。特に、部品の剛性が低下している場合は、その反りは顕著になる。
　そこで、反りを低減する構造として、熱膨張調整部材を内部に有する配線基板構造が提案されている（特許文献１参照）。これにより、撮像素子側と熱膨張調整部材側のそれぞれの熱膨張係数を、配線基板を境に対称とすることが可能となり、熱膨張係数の差異に起因する反りを互いに打ち消しあうことが可能となる。
特開２０１１－４０４２８号公報
　しかしながら、この構造では、事前に撮像素子のサイズおよび熱膨張係数に応じた熱膨張調整部材を用意して配線基板を作成することが必要となり、後のチューニングが難しくなる。特に、超解像技術を扱うような場合、撮像素子面内の反りは画質悪化として顕著に影響を与えることになる。
　加えて、配線基板内に熱膨張調整部材を埋設することで、基板内の配線資源が極端に減ることになり、配線設計が困難になる。
　本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、反りを抑えることができるものである。
　本技術の一側面の半導体装置は、半導体素子が実装された基板と、前記基板において、前記半導体素子が実装された面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材とを備える構造であり、前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている。
　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、次の式をほぼ満たすように調整されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　ここで、Δεは部材のひずみ、Ｅはヤング率、νは、ポワソン比、αは線膨張係数、tは、厚み、ΔTは、温度変化を表すことができる。
　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記式を満たすように調整されている。
　前記熱膨張調整部材の物質値および形状の精度は、±５％を満たすように調整されている。
　前記熱膨張調整部材は、前記半導体素子とほぼ同等の形状を有することができる。
　前記熱膨張調整部材は、一部に開口部を有することができる。
　前記熱膨張調整部材は、複数に分割されて構成される。
　前記熱膨張調整部材は、前記半導体素子の補助機能を有する能動素子である。
　前記半導体素子は、固体撮像素子または慣性センサである。
　本技術の一側面の固体撮像装置は、固体撮像素子が実装された基板と、前記基板において、前記固体撮像素子が実装される面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材とを備える構造であり、前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている。
　本技術の一側面の電子機器は、固体撮像素子が実装された基板と、前記基板において、前記固体撮像素子が実装される面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材とを備える構造であり、前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている。
　本技術の一側面においては、固体撮像素子が実装された基板と、前記基板において、前記固体撮像素子が実装される面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材とを備える構造である。そして、前記熱膨張調整部材の物質値および形状が、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている。
　本技術によれば、反りを抑えることができる。
  なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
本技術を適用した固体撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。 実装基板の構造例を示す図である。 実装基板の他の構造例を示す図である。 本技術を適用した実装基板の構造例を示す図である。 図４の構造例を模式的に示す図である。 本技術を適用した実装基板の他の構造例を示す図である。 本技術を適用した実装基板のさらに他の構造例を示す図である。 本技術を適用した実装基板の他の構造例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの使用例を示す図である。 本技術を適用した電子機器の構成例を示すブロック図である。
　以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態 （イメージセンサの使用例）
３．第３の実施の形態　（電子機器の例）
＜１．第１の実施の形態＞
　＜固体撮像装置の概略構成例＞
　図１は、本技術の各実施の形態に適用されるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）固体撮像装置の一例の概略構成例を示している。
　図１に示されるように、固体撮像装置（素子チップ）１は、半導体基板１１（例えばシリコン基板）に複数の光電変換素子を含む画素２が規則的に２次元的に配列された画素領域（いわゆる撮像領域）３と、周辺回路領域とを有して構成される。
　画素２は、光電変換素子（例えば、PD(Photo Diode)）と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有してなる。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、および増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができ、さらに選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。
　また、画素２は、画素共有構造とすることもできる。画素共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、共有される１つのフローティングディフュージョン、および、共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。フォトダイオードは、光電変換素子である。
　周辺回路領域は、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、および制御回路８から構成される。
　制御回路８は、入力クロックや、動作モード等を指令するデータを受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報等のデータを出力する。具体的には、制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６に入力する。
　垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。具体的には、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づいた画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
　カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。具体的には、カラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、A/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
　水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
　出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路７は、例えば、バッファリングだけを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を行う場合もある。
　入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをするために設けられる。
　＜実装基板の構造例＞
　図２は、実装基板の構造例を示す図である。図２の実装基板２１においては、固体撮像装置１が、被写体像が入射される受光面を有し、受光面裏面に配置されるはんだボール３２を配線基板３１と接続することにより、電気信号を外部に取り出し、画像として認識することができる。
　しかしながら、このような実装状態においては、固体撮像装置１と配線基板３１との熱膨張係数の差異に起因して、環境温度の変化、もしくは実使用時の固体撮像装置１の発熱により、反りが発生することがある。特に、部品の剛性が低下している場合は、その反りは顕著になる。
　そこで、反りを低減する方法として、図３に示される構造が提案されている。
　図３は、実装基板の他の構造例を示す図である。図３の実装基板４１においては、固体撮像装置１がはんだボール３２で接続される配線基板５２の内部に、熱膨張調整部材５１が埋め込まれている。これにより、固体撮像装置１側と熱膨張調整部材５１側のそれぞれの熱膨張係数を、配線基板５２を境に対称とすることが可能となり、熱膨張係数の差異に起因する反りを互いに打ち消しあうことが可能となる。
　なお、図３の実装基板４１の構造は、基板形成時に熱膨張調整部材５１を埋設してインサート成型することで作成される。
　しかしながら、この構造では、事前に固体撮像装置１のサイズおよび熱膨張係数に応じた熱膨張調整部材５１を用意して、配線基板５２を作成することが必要となり、後のチューニングが困難となる。特に、超解像技術を扱うような場合、固体撮像装置１面内の反りは、画質悪化として顕著に影響を与えることになってしまう。
　加えて、配線基板５２に熱膨張調整部材５１を埋設することで、配線基板５２内の配線資源が極端に減ることとなり、配線設計が困難になってしまう。
　＜本技術の実装基板の構造例＞
　図４は、本技術を適用した実装基板の構造例を示す図である。
　図４の実装基板１０１において、固体撮像装置１は被写体像が入射される受光面を有し、受光面裏面に配置されるはんだボール３２を配線基板３１と接続することで、電気信号を外部に取り出し、画像として認識することを可能とする。
　また、配線基板３１の上に実装された固体撮像装置１とは反対側に、熱膨張調整部材５１が設けられている。
　図５は、図４の構造例を模式的に示す図である。
　部材Ａは、固体撮像装置１とはんだボール３２を合成した物質を有し、部材Ｂと部材Ｃは、配線基板３１を分割して表現したものであり、部材Ｄは、熱膨張調整部材５１に相当する。
　この熱膨張調整部材５１は、構造全体の剛性に対する中立面Ｈがこの構造内になるように、熱膨張調整部材５１の物性値および形状が、以下の式（１）乃至（３）を満たすように調整されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　ここで、各パラメータは、Δεは部材のひずみ、Ｅはヤング率、νは、ポワソン比、αは線膨張係数、tは、厚み、ΔTは、温度変化を表す。添え字は、部材Ａが１、部材Ｂが２、部材Ｃが３、部材Ｄが４に対応している。
　上述した式（１）乃至式（３）は、ひずみの定義および中立面Ｈでの力のつり合いの式から導かれており、これらの式を満たすことで、中立面に対する上側と下側の剛性が等しくなるようになる。すなわち、固体撮像装置１と配線基板３１との熱膨張係数の差異に起因して、環境温度の変化、もしくは、実使用時の固体撮像装置１の発熱があっても、反りを抑えることができる。
　なお、図５の例において、各部材の寸法および材料物性は、±５％を満たせばよい。すなわち、ほぼ同等であればよい。±５％以内であれば、部材や製造ばらつきを含めた、実際の設計として現実的な範囲で反りを抑えることができる。
　図６は、本技術を適用した実装基板の他の構造例を示す図である。図６のＡは、実装基板１０１の断面を示す図である。図６のＢは、図６のＡの実装基板１０１を下から見た平面図であり、図中、点線は、配線基板３１の裏側に実装されている固体撮像装置１の形状を表している。
　すなわち、図６の例においては、熱膨張調整部材５１が、固体撮像装置１と同等の形状を有している。このようにすることで、反り抑制効果を大きくすることができる。
　図７は、本技術を適用した実装基板の他の構造例を示す図である。図７のＡは、実装基板１０１の断面を示す図である。図７のＢは、図７のＡの実装基板１０１を下から見た平面図であり、図中、点線は、配線基板３１の裏側に実装されている固体撮像装置１の形状を表している。
　すなわち、図７の例においては、熱膨張調整部材５１が、開口部１２１を有している。このようにすることで、反り抑制効果は少し弱くなるが、開口部１２１に外力に対してセンシティブなデバイスを配置することが可能である。
　図８は、本技術を適用した実装基板の他の構造例を示す図である。図８のＡは、実装基板１０１の断面を示す図である。図８のＢは、図８のＡの実装基板１０１を下から見た平面図であり、図中、点線は、配線基板３１の裏側に実装されている固体撮像装置１の形状を表している。
　すなわち、図８の例においては、熱膨張調整部材５１が、複数（図８の例の場合、４つ）に分割された構造を有している。このようにすることで、反り抑制効果は、開口部１２１を有する図７の構造より弱まるが、図７の構造と同様に、熱膨張調整部材５１がない部分に、外力に対してセンシティブなデバイスを配置することが可能であり、さらに、部材コストを抑えることができる。
　また、図示は省略するが、実装基板１０１において、熱膨張調整部材５１が、固体撮像装置１の補助機能を持つ能動素子であってもよい。能動素子とは、例えば、手振れ補正用のセンサや、画像信号を保存するメモリ、画像信号を処理するロジック回路などである。このように構成することで、単に反りを抑制するだけでなく、固体撮像装置１に新たな機能を付加することができる。
　さらに、図示は省略するが、配線基板３１にはんだボール３２により実装される素子が固体撮像装置１として説明してきたが、固体撮像装置１は、ジャイロセンサや加速度センサなど、慣性センサであってもよい。本技術は、反りを抑制することができるので、外力にセンシティブなデバイス（慣性センサなど）に対しても、性能改善を見込むことができる。
　以上のように、本技術においては、配線基板の上に実装された固体撮像装置とは反対側に、熱膨張調整部材を配置するようにした。この熱膨張調整部材は、線膨張係数とヤング率が調整されており、固体撮像装置側と熱膨張調整部材側で剛性が、等しい、または、ほぼ同等になるようになっている。
　これにより、環境温度の変化、もしくは実使用時の固体撮像装置に熱が発生しても、固体撮像装置と配線基板の熱膨張係数の差異による反りを抑えることができる。
　また、固体撮像装置の実装前に反りのチューニングが可能となり、高精度に反りを制御することができる。
　さらに、配線基板内の配線資源を減らさずに有効に使用することが可能となり、配線設計を容易にすることができる。
　なお、本技術は、固体撮像装置に限定されることなく、上述したように、基板反りにより発生する外力に対してセンシティブなデバイス（例えば、ジャイロセンサや加速度センサ）などの半導体素子に適用することができる。
　また、以上においては、本技術を、CMOS固体撮像装置に適用した構成について説明してきたが、CCD（Charge Coupled Device）固体撮像装置といった固体撮像装置に適用するようにしてもよい。
＜２．第２の実施の形態（イメージセンサの使用例）＞
　図９は、上述の固体撮像装置を使用する使用例を示す図である。
　上述した固体撮像装置（イメージセンサ）は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
　・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
　・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
　・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
　・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
　・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
　・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
　・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
　・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
＜３．第３の実施の形態（電子機器の例）＞
　＜電子機器の構成例＞
　さらに、本技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
　ここで、図１０を参照して、本技術の電子機器の構成例について説明する。
　図１０に示される電子機器３００は、固体撮像装置（素子チップ）３０１、光学レンズ３０２、シャッタ装置３０３、駆動回路３０４、および信号処理回路３０５を備えている。固体撮像装置３０１としては、上述した本技術の第１の実施の形態の固体撮像装置１が設けられる。これにより、電子機器３００の固体撮像装置３０１の反りを抑えることができる。
　光学レンズ３０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置３０１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置３０１内に一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置３０３は、固体撮像装置３０１に対する光照射期間および遮光期間を制御する。
　駆動回路３０４は、固体撮像装置３０１の信号転送動作およびシャッタ装置３０３のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路３０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置３０１は信号転送を行う。信号処理回路３０５は、固体撮像装置３０１から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。
　なお、本明細書において、上述した一連の処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
　また、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するのであれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
　（１）　半導体素子が実装された基板と、
　前記基板において、前記半導体素子が実装される面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材とを備える構造であり、
　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている
　半導体装置。
　（２）　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、次の式をほぼ満たすように調整されている
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　ここで、Δεは部材のひずみ、Ｅはヤング率、νは、ポワソン比、αは線膨張係数、tは、厚み、ΔTは、温度変化を表す
　前記（１）に記載の半導体装置。
　（３）　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記式を満たすように調整されている
　前記（２）に記載の半導体装置。
　（４）　前記熱膨張調整部材の物質値および形状の精度が±５％を満たすように調整されている
　前記（１）または（２）に記載の半導体装置。
　（５）　前記熱膨張調整部材は、前記半導体素子とほぼ同等の形状を有する
　前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の半導体装置。
　（６）　前記熱膨張調整部材は、一部に開口部を有する
　前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の半導体装置。
　（７）　前記熱膨張調整部材は、複数に分割されて構成される
　前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の半導体装置。
　（８）　前記熱膨張調整部材は、前記半導体素子の補助機能を有する能動素子である
　前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の半導体装置。
　（９）　前記半導体素子は、固体撮像素子または慣性センサである
　前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の半導体装置。
　（１０）　固体撮像素子が実装された基板と、
　前記基板において、前記固体撮像素子が実装される面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材と
　を備える構造であり、
　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている
　固体撮像装置。
　（１１）　固体撮像素子が実装された基板と、
　前記基板において、前記固体撮像素子が実装される面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材と
　を備える構造であり、
　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
　入射光を前記固体撮像装置に入射する光学系と
　を有する電子機器。
　　　１　固体撮像装置，　２１　実装基板，　３１　配線基板，　３２　はんだボール，　４１　実装基板，　５１　熱膨張調整部材，　５２　配線基板，　１０１　実装基板，　１２１　開口部，　３００　電子機器，　３０１　固体撮像装置，　３０２　光学レンズ，　３０３　シャッタ装置，　３０４　駆動回路，　３０５　信号処理回路

Claims (11)

  1. 　半導体素子が実装された基板と、
    　前記基板において、前記半導体素子が実装された面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材とを備える構造であり、
    　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている
    　半導体装置。
  2. 　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、次の式をほぼ満たすように調整されている
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　ここで、Δεは部材のひずみ、Ｅはヤング率、νは、ポワソン比、αは線膨張係数、tは、厚み、ΔTは、温度変化を表す
    　請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記式を満たすように調整されている
    　請求項２に記載の半導体装置。
  4. 　前記熱膨張調整部材の物質値および形状の精度は、±５％を満たすように調整されている
    　請求項２に記載の半導体装置。
  5. 　前記熱膨張調整部材は、前記半導体素子とほぼ同等の形状を有する
    　請求項１に記載の半導体装置。
  6. 　前記熱膨張調整部材は、一部に開口部を有する
    　請求項１に記載の半導体装置。
  7. 　前記熱膨張調整部材は、複数に分割されて構成される
    　請求項１に記載の半導体装置。
  8. 　前記熱膨張調整部材は、前記半導体素子の補助機能を有する能動素子である
    　請求項１に記載の半導体装置。
  9. 　前記半導体素子は、固体撮像素子または慣性センサである
    　請求項１に記載の半導体装置。
  10. 　固体撮像素子が実装された基板と、
    　前記基板において、前記固体撮像素子が実装された面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材と
    　を備える構造であり、
    　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている
    　固体撮像装置。
  11. 　固体撮像素子が実装された基板と、
    　前記基板において、前記固体撮像素子が実装された面と反対側の面に設けられる熱膨張調整部材と
    　を備える構造であり、
    　前記熱膨張調整部材の物質値および形状は、前記構造の全体の剛性に対する中立面の固体撮像装置側と前記中立面の熱膨張調整部材側とでほぼ同等となるように、線膨張係数とヤング率が調整されている固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
    　入射光を前記固体撮像装置に入射する光学系と
    　を有する電子機器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111684785A (zh) * 2018-01-29 2020-09-18 富士胶片株式会社 摄像单元及摄像装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04213863A (ja) * 1990-12-11 1992-08-04 Fujitsu Ltd Ｉｃ実装用パッケージ／キャリア
JPH07283365A (ja) * 1994-04-05 1995-10-27 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法、台座
JPH07321421A (ja) * 1994-03-30 1995-12-08 Nitto Denko Corp フレキシブルプリント回路板用補強材及び補強フレキシブルプリント回路板
US20050109534A1 (en) * 2003-11-20 2005-05-26 Chengalva Suresh K. Circuit board with localized stiffener for enhanced circuit component reliability
US20060132027A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Zhanjun Gao Method and display element with reduced thermal stress
US20060255442A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-16 Gaynes Michael A Apparatus and methods for constructing balanced chip packages to reduce thermally induced mechanical strain
JP2008130618A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Murata Mfg Co Ltd 多層配線基板
JP2009033100A (ja) * 2007-07-05 2009-02-12 Nec Corp 半導体装置
JP2011009334A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Fujitsu Ltd プリント基板、プリント基板の製造方法、及びプリント基板を備えた電子装置
JP2015088631A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 新日鉄住金化学株式会社 フレキシブル銅張積層板、フレキシブル回路基板及びその使用方法
JP2015106241A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ インターボーザの厚さ決定方法、コンピュータプログラム、インターボーザおよびチップ実装構造体

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04213863A (ja) * 1990-12-11 1992-08-04 Fujitsu Ltd Ｉｃ実装用パッケージ／キャリア
JPH07321421A (ja) * 1994-03-30 1995-12-08 Nitto Denko Corp フレキシブルプリント回路板用補強材及び補強フレキシブルプリント回路板
JPH07283365A (ja) * 1994-04-05 1995-10-27 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法、台座
US20050109534A1 (en) * 2003-11-20 2005-05-26 Chengalva Suresh K. Circuit board with localized stiffener for enhanced circuit component reliability
US20060132027A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Zhanjun Gao Method and display element with reduced thermal stress
US20060255442A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-16 Gaynes Michael A Apparatus and methods for constructing balanced chip packages to reduce thermally induced mechanical strain
JP2008130618A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Murata Mfg Co Ltd 多層配線基板
JP2009033100A (ja) * 2007-07-05 2009-02-12 Nec Corp 半導体装置
JP2011009334A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Fujitsu Ltd プリント基板、プリント基板の製造方法、及びプリント基板を備えた電子装置
JP2015088631A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 新日鉄住金化学株式会社 フレキシブル銅張積層板、フレキシブル回路基板及びその使用方法
JP2015106241A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ インターボーザの厚さ決定方法、コンピュータプログラム、インターボーザおよびチップ実装構造体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111684785A (zh) * 2018-01-29 2020-09-18 富士胶片株式会社 摄像单元及摄像装置
US10972642B2 (en) 2018-01-29 2021-04-06 Fujifilm Corporation Imager and imaging device
CN111684785B (zh) * 2018-01-29 2021-06-04 富士胶片株式会社 摄像单元及摄像装置

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