(57)【要約】【課題】固体撮像素子の駆動に伴う熱を速やかに放熱することができる撮像ユニットを提供すること。【解決手段】本発明にかかる撮像ユニット１は、固体撮像素子２の受光部２ａに対向する開口部３ａが形成され、受光部２ａと開口部３ａとが対向する態様で固体撮像素子２をフリップチップ実装したプリント基板３を備える。プリント基板３の受熱部３ｃは、固体撮像素子２の駆動回路部２ｂに対向し、この固体撮像素子２が発する熱を接着剤４を介して受ける。プリント基板３の放熱層３ｄは、この受熱部３ｃが受けた固体撮像素子２の熱をプリント基板３の外部に放熱する。【選択図】        図１
2010205780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子の受光部に対向する開口部が形成され、前記受光部と前記開口部とが対向する態様で前記固体撮像素子を実装した回路基板を備える撮像ユニットにおいて、
少なくとも前記固体撮像素子の駆動回路部に接触する伝熱部と、
前記固体撮像素子の駆動回路部に対向し、前記固体撮像素子が発する熱を前記伝熱部を介して受ける受熱部と、
前記受熱部が受けた前記固体撮像素子の熱を放熱する放熱部と、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記放熱部は、前記回路基板の一部であって前記受熱部に比して大きい表面積を有する放熱層であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記伝熱部は、前記回路基板と前記固体撮像素子との間隙を充填する充填部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記充填部材は、前記回路基板と前記固体撮像素子とを接着する熱伝導性接着剤であることを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記伝熱部は、前記固体撮像素子の駆動回路部と前記受熱部とを熱的に接続する金属部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記放熱層の少なくとも一部は、前記回路基板の外部に露出することを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットに関し、特に、固体撮像素子の放熱性を高める放熱構造を有する撮像ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像装置が登場している。電子撮像装置は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットを内蔵し、レンズ等の光学系によって固体撮像素子の受光部に被写体の光学像を結像し、この固体撮像素子の光電変換処理によって被写体の画像データを取得（撮像）する。
【０００３】
なお、かかる撮像ユニットの固体撮像素子は、設計仕様に規定された温度条件下において最適に駆動して、高画質な画像を撮像することができる。しかし、固体撮像素子の駆動時に発生する熱は固体撮像素子の温度上昇を引き起こし、この固体撮像素子の温度上昇に伴って暗電流等のノイズが発生する。この熱によるノイズは、画質低下等の固体撮像素子の機能低下を招来し、固体撮像素子による高画質撮像を困難にする。
【０００４】
かかる固体撮像素子の温度上昇による機能低下を防止するために、近年、撮像ユニット内部の固体撮像素子の放熱を行うための放熱構造が提案されている。かかる撮像ユニットの放熱構造として、例えば、固体撮像素子パッケージの背面開口を通して内部の固体撮像素子の背面（すなわち受光部と反対側の面）にフレームの当接面を当接させ、この当接面を介して固体撮像素子の熱をフレーム全体に伝導させるものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４５１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、固体撮像素子の駆動回路部は、固体撮像素子の駆動時において最も発熱量の大きい部位であり、一般に、受光部の周辺に配置される。しかしながら、上述した従来の放熱構造を有する撮像ユニットでは、かかる受光部および駆動回路部の反対側の面、すなわち固体撮像素子の背面側から放熱しているため、固体撮像素子が駆動に伴って急激に発熱した場合、固体撮像素子からの熱を速やかに放熱することが困難になり、この結果、かかる固体撮像素子の温度上昇による機能低下を防止することが困難であるという問題点があった。なお、このような従来技術の問題点は、固体撮像素子の高画素化、高速処理化に伴って顕著になる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、固体撮像素子の駆動に伴う熱を速やかに放熱することができる撮像ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、固体撮像素子の受光部に対向する開口部が形成され、前記受光部と前記開口部とが対向する態様で前記固体撮像素子を実装した回路基板を備える撮像ユニットにおいて、少なくとも前記固体撮像素子の駆動回路部に接触する伝熱部と、前記固体撮像素子の駆動回路部に対向し、前記固体撮像素子が発する熱を前記伝熱部を介して受ける受熱部と、前記受熱部が受けた前記固体撮像素子の熱を放熱する放熱部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記放熱部は、前記回路基板の一部であって前記受熱部に比して大きい表面積を有する放熱層であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記伝熱部は、前記回路基板と前記固体撮像素子との間隙を充填する充填部材であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記充填部材は、前記回路基板と前記固体撮像素子とを接着する熱伝導性接着剤であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記伝熱部は、前記固体撮像素子の駆動回路部と前記受熱部とを熱的に接続する金属部材であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記放熱層の少なくとも一部は、前記回路基板の外部に露出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる撮像ユニットでは、固体撮像素子の受光部と回路基板の開口部とが対向する態様で前記回路基板に前記固体撮像素子を実装し、伝熱部が、少なくとも前記固体撮像素子の駆動回路部に接触し、受熱部が、前記固体撮像素子の駆動回路部に対向し、前記固体撮像素子が発する熱を前記伝熱部を介して受熱し、放熱部が、前記受熱部によって受熱された前記固体撮像素子の熱を放熱している。このため、駆動回路部の駆動に伴って発熱した固体撮像素子の熱を発熱後速やかに固体撮像素子から奪って、この固体撮像素子からの熱を放熱部に速やかに伝達でき、この結果、かかる固体撮像素子の駆動に伴う熱を発熱後速やかに放熱できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明にかかる撮像ユニットの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、本発明にかかる撮像ユニットの一例として、フレキシブル回路基板にフリップチップ実装した固体撮像素子を備える撮像ユニットを例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図２は、図１に示す方向Ｄ１から見た撮像ユニットを示す模式図である。図３は、図１に示す方向Ｄ２から見た撮像ユニットを示す模式図である。図１〜３に示すように、この実施の形態１にかかる撮像ユニット１は、被写体の画像を撮像する固体撮像素子２と、固体撮像素子２をフリップチップ実装するプリント基板３と、かかる固体撮像素子２とプリント基板３とを固定するとともに伝熱部として機能する接着剤４と、固体撮像素子２の受光部２ａに対向するプリント基板３の開口部３ａを閉じるカバーガラス５とを備える。
【００１７】
固体撮像素子２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等に例示されるベアチップ状のイメージセンサであり、被写体からの光を受光してこの被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。図４は、実施の形態１にかかる撮像ユニットの固体撮像素子の一例を示す模式図である。なお、図４には、ベアチップの表側、すなわち受光部側から見た固体撮像素子２の外観が図示されている。図４に示すように、固体撮像素子２は、サブストレート等のチップ基板の表側に、被写体からの光を受光する受光部２ａと、撮像動作を実行するための駆動回路が形成された駆動回路部２ｂと、駆動回路部２ｂと電気的に接続された電極群１１，１２とを備える。
【００１８】
受光部２ａは、格子形状等の所定の形状に配置される画素群およびカラーフィルタ等を用いて実現され、固体撮像素子２の中央側に形成される。駆動回路部２ｂは、かかる受光部２ａの周辺に形成される。電極群１１，１２は、この駆動回路部２ｂとプリント基板３とを電気的に接続するためのものであり、チップ基板上に形成された配線（図示せず）を介して駆動回路部２ｂと電気的に接続された複数の電極パッド２ｄの各々に金属バンプ２ｃを固定することによって実現される。電極群１１，１２は、図４に示すように、駆動回路部２ｂの周辺のうちの対向する２辺に各々形成される。なお、かかる固体撮像素子２の電極群は、駆動回路部２ｂの周辺のうちの１辺以上に必要数形成されていればよい。
【００１９】
かかる構成を有する固体撮像素子２は、図１に示すように、プリント基板３の開口部３ａと受光部２ａとが対向する態様でプリント基板３上にフリップチップ実装される。この場合、固体撮像素子２の各金属バンプ２ｃは、プリント基板３の配線層３ｂと電気的に接続され、且つ、駆動回路部２ｂは、プリント基板３に形成された受熱部３ｃと対向する。このようにプリント基板３上に実装された固体撮像素子２において、受光部２ａは、プリント基板３の開口部３ａを覆うカバーガラス５を介して被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する。駆動回路部２ｂは、かかる受光部２ａによって光電変換処理された信号をもとに被写体の画像信号を生成し、この生成した画像信号を各金属バンプ２ｃ（すなわち上述した電極群１１，１２）を介してプリント基板３側に出力する。
【００２０】
プリント基板３は、上述した固体撮像素子２の撮像機能を実現するための回路構造と固体撮像素子２の放熱構造とを備える多層回路基板である。具体的には、図１，３に示すように、プリント基板３は、固体撮像素子２の撮像機能を実現するために必要な回路配線等がパターン形成された配線層３ｂと、上述したようにフリップチップ実装された態様の固体撮像素子２の熱を受ける受熱部３ｃと、この受熱部３ｃから伝達された固体撮像素子２の熱を放熱する放熱層３ｄと、かかる配線層３ｂと放熱層３ｄとを絶縁状態にする絶縁層３ｅと、かかるプリント基板３の最外層を形成する絶縁層３ｆ，３ｇとを備える。また、かかるプリント基板３の多層構造内には、上述した固体撮像素子２の受光部２ａと対向する開口部３ａが形成される。開口部３ａは、固体撮像素子２の受光部２ａに対応して設計された開口寸法を有し、この受光部２ａに対する被写体からの光の入射を可能にする。
【００２１】
配線層３ｂは、上述したように固体撮像素子２の撮像機能を実現するために必要な回路配線等がパターン形成された導電層であり、固体撮像素子２の電極群１１，１２の各電極に対応する複数の電極パッド（図示せず）を有する。かかる配線層３ｂの各電極パッドには、熱圧着技術または超音波接続技術等によって固体撮像素子２の各金属バンプ２ｃが各々接続される。なお、かかる配線層３ｂ上には絶縁層３ｆが層形成される。
【００２２】
受熱部３ｃは、高熱伝導性の金属部材を用いて実現され、プリント基板３の絶縁層３ｅおよび放熱層３ｄを貫通するスルーホールに形成される。また、受熱部３ｃの受熱面は、例えば固体撮像素子２の駆動回路部２ｂに対応する枠形状に形成される（図３参照）。かかる受熱部３ｃは、プリント基板３上にフリップチップ実装された態様の固体撮像素子２の駆動回路部２ｂに対向し、この固体撮像素子２が駆動に伴って発する熱を接着剤４を介して受熱する。受熱部３ｃは、固体撮像素子２から受けた熱を放熱層３ｄに伝達する。なお、かかる受熱部３ｃを形成する金属部材として、例えば、アルミニウム、銅または金、あるいは、これら金属のうちの少なくとも一つを含有する合金等が挙げられる。
【００２３】
放熱層３ｄは、上述した受熱部３ｃが受熱した固体撮像素子２の熱をプリント基板３の外部に放熱する放熱部として機能する。具体的には、放熱層３ｄは、絶縁層３ｇ上の略全面に形成されるベタパターンの金属層であり、図３に示すように、上述した受熱部３ｃの受熱面に比して大きい表面積を有する。この場合、放熱層３ｄの表面積は、開口部３ａを除くプリント基板３の表面積に略等しい。かかる放熱層３ｄは、受熱部３ｃと熱的に接続され、受熱部３ｃを介して固体撮像素子２の熱を受け、この受熱した固体撮像素子２の熱をプリント基板３の外部に放熱する。なお、かかる放熱層３ｄを形成する金属部材として、例えば、アルミニウム、銅または金、あるいは、これら金属のうちの少なくとも一つを含む合金等が挙げられる。
【００２４】
絶縁層３ｅは、上述した配線層３ｂと放熱層３ｄとの間に層形成され、かかる配線層３ｂと放熱層３ｄとを絶縁状態にする。絶縁層３ｆ，３ｇは、上述したようにプリント基板３の最外層を形成する。具体的には、絶縁層３ｆは、配線層３ｂを覆うように層形成され、この配線層３ｂを保護する。一方、絶縁層３ｇは、プリント基板３の最下層であり、上述した放熱層３ｄを保護する。
【００２５】
なお、上述したような多層構造を有するプリント基板３は、外力の印加によって容易に変形可能である柔軟なフレキシブル回路基板であってもよいし、フレキシブル回路基板に比して変形し難いリジッド回路基板であってもよい。また、上述した図１〜３には、この実施の形態１にかかる撮像ユニット１の一部分、具体的には固体撮像素子２およびその近傍が図示されている。すなわち、上述したプリント基板３の外形は、プレート状または帯状等の所望の外形に設計される。
【００２６】
接着剤４は、上述した固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を充填する充填部材の一例であり、少なくとも固体撮像素子２の駆動回路部２ｂに接触する伝熱部として機能する。具体的には、図１，２に示すように、接着剤４は、プリント基板３上にフリップチップ実装された態様の固体撮像素子２とプリント基板３との間隙であって受光部２ａと開口部３ａとの間の領域以外に充填される。なお、接着剤４は、この固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状を形成する状態になるまで塗布される。かかる接着剤４は、プリント基板３の外部に対して固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を閉塞し、これによって受光部２ａへの異物混入および不要光の入射を防止する。これと同時に、接着剤４は、かかる固体撮像素子２とプリント基板３とを接着して、固体撮像素子２とプリント基板３との実装強度、すなわち各金属バンプ２ｃと配線層３ｂとの接合強度を補強する。このように固体撮像素子２とプリント基板３とを接着した態様の接着剤４は、上述した駆動回路部２ｂおよび受熱部３ｃと接触した状態であり、駆動回路部２ｂの発熱等によって発生した固体撮像素子２の熱を受熱部３ｃに伝達する。
【００２７】
ここで、上述した接着剤４は、本実施の形態１では、例えば、銀または銅等の金属フィラーを含有して熱伝導性を高めた熱伝導性接着剤を適用している。これによって、上述した固体撮像素子２と受熱部３ｃとの間の熱伝導効率を高めることができ、この結果、固体撮像素子２の放熱効果を高めることができる。このような接着剤４は、本願発明における伝熱部として機能する。なお、この接着剤４は、上記の素材に限定されるものではなく、少しでも熱伝導性のある素材の接着剤、例えばエポキシ系またはウレタン系等の樹脂部材を用いた接着剤であってもよい。
【００２８】
カバーガラス５は、被写体からの光、すなわち固体撮像素子２の受光部２ａが受光すべき光に対して透明な光学部材であり、図１，３に示すように、プリント基板３の開口部３ａを閉じるようにプリント基板３に固定される。かかるカバーガラス５は、固体撮像素子２の受光部２ａ側に被写体からの光を透過するとともに、この開口部３ａからの異物混入を防止する。
【００２９】
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニット１の放熱作用について説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの放熱作用を説明するための模式図である。なお、図５において、波線矢印は、固体撮像素子２が発した熱の流れを示している。
【００３０】
上述したようにプリント基板３上にフリップチップ実装された固体撮像素子２は、被写体からの光を受光して被写体の画像を撮像する都度、駆動回路部２ｂの駆動に伴って発熱する。かかる固体撮像素子２が発した熱は、図５に示すように、駆動回路部２ｂに接触する接着剤４に伝達される。かかる接着剤４に伝達された固体撮像素子２の熱は、上述したように駆動回路部２ｂと対向する受熱部３ｃに伝達される。
【００３１】
受熱部３ｃは、かかる接着剤４を介して固体撮像素子２の熱を受熱し、この受熱した固体撮像素子２の熱を放熱層３ｄに伝達する。ここで、放熱層３ｄの熱放散性および放熱性は、放熱層３ｄの表面積の増大に伴って高まり、上述したように放熱層３ｄの表面積がプリント基板３全体の表面積と略同程度である場合に最大となる。かかる放熱層３ｄは、上述した受熱部３ｃから伝達された固体撮像素子２の熱を速やかに放散しつつ、絶縁層３ｇを介してプリント基板３の外部（固体撮像素子２と反対側）に固体撮像素子２の熱を効率的に放熱する。このような受熱部３ｃおよび放熱層３ｄ等による放熱作用によって、固体撮像素子２の熱は奪われ、この結果、固体撮像素子２の温度上昇が抑制される。なお、かかる固体撮像素子２の熱は、図５に示すように、固体撮像素子２の背面側からも放熱される。
【００３２】
ここで、従来の放熱構造を有する撮像ユニット（図示せず）では、固体撮像素子の背面側に放熱部材を配置し、この放熱部材を介して固体撮像素子の背面側から放熱していた。このため、固体撮像素子の駆動に伴って発生した熱は、この固定撮像素子のサブストレート等のチップ基板内を通って外部に放熱されることとなり、この固体撮像素子のチップ基板の厚み分、固体撮像素子の発熱から放熱までに時間差が生じる。これに起因して、かかる従来の放熱構造を有する撮像ユニットは、固体撮像素子の熱を速やかに放熱することが困難であり、固体撮像素子が駆動に伴って急激に発熱した場合、この固体撮像素子の温度上昇を抑制することが困難である。
【００３３】
これに対し、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニット１では、固体撮像素子２の発熱時において最も発熱量の大きい部位である駆動回路部２ｂと受熱部３ｃとが対向し、この対向状態の受熱部３ｃが、接着剤４を介して駆動回路部２ｂから熱を受熱している。このため、かかる受熱部３ｃは、この駆動回路部２ｂの駆動に伴って発生した熱を、発熱後速やかに固体撮像素子２から奪うことができ、この固体撮像素子２から奪った熱を放熱層３ｄに速やかに伝達することができる。これによって、かかる固体撮像素子２の熱は、発熱後速やかに放熱層３ｄから放熱され、この結果、たとえ固体撮像素子２が駆動に伴って急激に発熱した場合であっても、この固体撮像素子２の温度上昇を抑制でき、この固体撮像素子２の温度上昇による機能低下を防止することができる。
【００３４】
なお、本発明にかかる放熱構造を備えた撮像ユニット１は、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。かかる電子撮像装置内部の撮像ユニット１は、電子撮像装置の撮像機能部として機能するとともに、上述したように固体撮像素子２の熱を速やかに放熱して固体撮像素子２の温度上昇を抑制する。この場合、かかる撮像ユニット１によって放熱された固体撮像素子２の熱は、例えば電子撮像装置の筐体等を介して電子撮像装置外部に排出される。
【００３５】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、フリップチップ実装された態様の固体撮像素子の駆動回路部と対向するプリント基板内の位置に、この固体撮像素子の熱を受ける受熱部を形成し、この受熱部が受熱した固体撮像素子の熱を、プリント基板内の放熱層を介してプリント基板外部に放熱するように構成した。このため、この駆動回路部の駆動に伴って発熱した固体撮像素子の熱を発熱後速やかに固体撮像素子から奪うことができ、この固体撮像素子から奪った熱を放熱層に速やかに伝達することができる。これによって、かかる固体撮像素子の駆動に伴う熱を発熱後速やかに放熱することが可能な撮像ユニットを実現することができる。
【００３６】
この実施の形態１にかかる撮像ユニットを用いることによって、たとえ固体撮像素子の高画素化、高速処理化に伴って固体撮像素子の駆動時の発熱が急激になった場合であっても、かかる固体撮像素子の急激な熱を発熱後速やかに放熱することができ、これによって、かかる固体撮像素子の温度上昇を設計範囲内に抑制することができ、この結果、かかる固体撮像素子の温度上昇による機能低下を防止することができる。
【００３７】
また、本発明の実施の形態１では、上述した受熱部の受熱面に比して放熱層の表面積を大きくしたので、固体撮像素子の熱を放熱するための放熱面を可能な限り大きくすることができ、これによって、かかる放熱層の熱放散性および放熱性を高めることができ、この結果、かかる放熱層によって固体撮像素子の熱を一層速やかに放熱することができる。
【００３８】
さらに、本発明の実施の形態１では、互いに対向する固体撮像素子の駆動回路部とプリント基板の受熱部との間隙に接着剤等の伝熱部材を充填し、この伝熱部材を介して固体撮像素子から受熱部に熱を伝達するように構成したので、受熱部によって固体撮像素子の熱を一層速やかに受熱することができ、この結果、かかる固体撮像素子の熱を一層効果的に放熱することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、放熱層３ｄによってプリント基板３の最下層側（すなわち絶縁層３ｇ側）から固体撮像素子２の熱を放熱していたが、この実施の形態２では、固体撮像素子の実装面側に放熱部を形成し、この放熱部によって固体撮像素子の実装面側から固体撮像素子の熱を放熱している。
【００４０】
図６は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図６に示すように、この実施の形態２にかかる撮像ユニット２１は、上述した実施の形態１にかかる撮像ユニット１のプリント基板３に代えてプリント基板２３を備える。このプリント基板２３は、固体撮像素子２の実装面側から固体撮像素子２の熱を放熱するために必要な放熱構造を備える。また、このプリント基板２３の配線層３ｂは、絶縁層３ｅ，３ｇ間に層形成され、スルーホール等を介して固体撮像素子２の電極群１１，１２と電気的に接続される。なお、この実施の形態２において、かかる固体撮像素子２の電極群１１，１２（すなわち上述した複数の電極パッド２ｄおよび複数の金属バンプ２ｃ）は、特に図６に示していないが、固体撮像素子２のチップ基板上であってプリント基板２３の受熱部（後述する受熱部２３ｃ）と対向する領域以外に配置される。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４１】
プリント基板２３は、上述したように、固体撮像素子２の実装面側から固体撮像素子２の熱を放熱するために必要な放熱構造を備える。具体的には、プリント基板２３は、上述した受熱部３ｃに代えて受熱部２３ｃを絶縁層３ｅ上に備え、この受熱部２３ｃと熱的に接続される放熱層３ｄを絶縁層３ｅ，３ｆ間に備える。また、プリント基板２３は、上述したように、固体撮像素子２の電極群１１，１２と電気的に接続される配線層３ｂを絶縁層３ｅ，３ｇ間に備える。かかるプリント基板２３において、絶縁層３ｇは配線層３ｂを保護し、絶縁層３ｆは放熱層３ｄを保護する。なお、プリント基板２３は、かかる放熱構造およびそれに付随する層構造以外、上述した実施の形態１にかかる撮像ユニット１のプリント基板３と同じ構造を有する。
【００４２】
受熱部２３ｃは、高熱伝導性の金属部材を用いて実現され、プリント基板２３上にフリップチップ実装された態様の固体撮像素子２の駆動回路部２ｂと対向するとともに電極群１１，１２との対向を回避するように絶縁層３ｅ上に層形成される。かかる受熱部２３ｃは、この固体撮像素子２の駆動回路部２ｂに対向した状態で固体撮像素子２の駆動に伴う熱を接着剤４を介して受熱し、この受熱した固体撮像素子２からの熱を放熱層３ｄに伝達する。なお、かかる受熱部２３ｃを形成する金属部材として、例えば、アルミニウム、銅または金、あるいは、これら金属のうちの少なくとも一つを含有する合金等が挙げられる。
【００４３】
ここで、かかるプリント基板２３の放熱層３ｄは、上述した受熱部２３ｃの受熱面に比して大きい表面積を有するベタパターンの金属層であり、絶縁層３ｅ上に形成される。かかる放熱層３ｄは、受熱部２３ｃと熱的に接続され、この受熱部２３ｃが受熱した固体撮像素子２の熱を固体撮像素子２の実装面側からプリント基板２３の外部に放熱する。
【００４４】
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニット２１の放熱作用について説明する。図７は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの放熱作用を説明するための模式図である。なお、図７において、波線矢印は、固体撮像素子２が発した熱の流れを示している。
【００４５】
固体撮像素子２が駆動回路部２ｂの駆動に伴って発した熱は、上述した実施の形態１の場合と同様に、駆動回路部２ｂに接触する接着剤４に伝達される。かかる接着剤４に伝達された固体撮像素子２の熱は、図７に示すように、この駆動回路部２ｂと対向する受熱部２３ｃに伝達される。
【００４６】
受熱部２３ｃは、かかる接着剤４を介して固体撮像素子２の熱を受熱し、この受熱した固体撮像素子２の熱を放熱層３ｄに伝達する。ここで、放熱層３ｄの熱放散性および放熱性は、上述したように、放熱層３ｄの表面積の増大に伴って高まり、放熱層３ｄの表面積がプリント基板２３全体の表面積と略同程度である場合に最大となる。かかる放熱層３ｄは、この受熱部２３ｃから伝達された固体撮像素子２の熱を速やかに放散しつつ、絶縁層３ｆを介してプリント基板２３の外部（固体撮像素子２の実装面側）に固体撮像素子２の熱を効率的に放熱する。
【００４７】
このような受熱部２３ｃおよび放熱層３ｄによる放熱作用によって、固体撮像素子２の熱は奪われ、この結果、固体撮像素子２の温度上昇が抑制される。なお、かかる固体撮像素子２の熱は、図７に示すように、固体撮像素子２の背面側からも放熱される。
【００４８】
上述したような放熱構造を備えた撮像ユニット２１は、実施の形態１にかかる撮像ユニット１と同様に、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。ここで、かかる撮像ユニット２１は、図７に示したように、固体撮像素子２の実装面側から固体撮像素子２の熱を放熱する。このため、電子撮像装置の内部において、撮像ユニット２１から放出された固体撮像素子２の熱を受ける放熱板等の放熱機構は、撮像ユニット２１の固体撮像素子２の実装面側に纏めて配置することができる。この結果、かかる撮像ユニット２１を内蔵する電子撮像装置の放熱機構を簡易に実現することができる。
【００４９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、固体撮像素子をフリップチップ実装するプリント基板の上層、すなわち固体撮像素子の実装面側の基板層に、この固体撮像素子の駆動回路部と対向する受熱部と熱的に接続された放熱層を形成し、この放熱層を介してプリント基板外部に固体撮像素子の熱を放熱するようにし、その他を実施の形態１と同様に構成した。このため、上述した実施の形態１と同様の作用効果を享受するとともに、固体撮像素子の実装面側から固体撮像素子の熱を放熱することができ、これによって、簡易に電子撮像装置の放熱機構を設計可能な撮像ユニットを実現することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、固体撮像素子２から受熱部３ｃに熱を伝達する伝熱部として、固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を充填する接着剤４を用いていたが、この実施の形態３では、固体撮像素子の駆動回路部とプリント基板の受熱部との間に金属部材を介在させ、この金属部材によって固体撮像素子から受熱部に熱を伝達している。
【００５１】
図８は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図８に示すように、この実施の形態３にかかる撮像ユニット３１は、上述した実施の形態１にかかる撮像ユニット１の固体撮像素子２に代えて固体撮像素子３２を備える。この固体撮像素子３２は、駆動回路部２ｂと受熱部３ｃとを熱的に接続するための金属部材をさらに備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５２】
固体撮像素子３２は、上述したように、駆動回路部２ｂと受熱部３ｃとを熱的に接続するための金属部材をさらに備える。図９は、実施の形態３にかかる撮像ユニットの固体撮像素子の一例を示す模式図である。なお、図９には、ベアチップの表側、すなわち受光部側から見た固体撮像素子３２の外観が図示されている。図９に示すように、固体撮像素子３２は、駆動回路部２ｂ上に伝熱部群３３，３４を備える。かかる固体撮像素子３２の他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５３】
伝熱部群３３，３４は、上述した受熱部３ｃと駆動回路部２ｂとを熱的に接続するためのものである。具体的には、伝熱部群３３，３４は、駆動回路部２ｂ上に形成された複数のダミーパッド３２ｆの各々に金属部材からなる伝熱バンプ３２ｅを固定することによって実現される。各ダミーパッド３２ｆは、駆動回路部２ｂ上に複数の伝熱バンプ３２ｅを取り付けるためのパッドであり、この駆動回路部２ｂに対して電気的には接続されていない。各伝熱バンプ３２ｅは、高熱伝導性の金属部材を用いて実現され、熱圧着技術または超音波接続技術等によって各ダミーパッド３２ｆに各々取り付けられる。
【００５４】
なお、かかる伝熱部群３３，３４は、駆動回路部２ｂ上に配置されていればよく、例えば図９に示すように上述した電極群１１，１２の近傍に集中的に配置されてもよいし、電極群１１，１２から所定の距離以上離間した位置に配置されてもよいし、駆動回路部２ｂ内に分散的に配置されてもよい。また、なお、かかる伝熱バンプ３２ｅを形成する金属部材として、例えば、銅または金、あるいは、これら金属のうちの少なくとも一つを含有する合金等が挙げられる。
【００５５】
かかる構成を有する固体撮像素子３２は、図８に示すように、プリント基板３の開口部３ａと受光部２ａとが対向する態様でプリント基板３上にフリップチップ実装される。この場合、固体撮像素子３２の各伝熱バンプ３２ｅは、熱圧着技術または超音波接続技術等によって、上述したように駆動回路部２ｂと対向する受熱部３ｃに各々接続される。かかる各伝熱バンプ３２ｅは、この固体撮像素子３２の駆動回路部２ｂとプリント基板３の受熱部３ｃとを熱的に接続する。
【００５６】
ここで、かかる駆動回路部２ｂと受熱部３ｃとを熱的に接続する伝熱バンプ３２ｅは、上述した固体撮像素子２とプリント基板３との間隙を充填する接着剤４に比して極めて高い熱伝導率を有する。かかる高熱伝導性の伝熱バンプ３２ｅは、接着剤４よりも効率的且つ速やかに固体撮像素子２から受熱部３ｃに熱を伝達する。このように伝熱バンプ３２ｅによって駆動回路部２ｂと受熱部３ｃとを熱的に接続した構造を有する撮像ユニット３１は、駆動回路部２ｂと受熱部３ｃとの間に接着剤４を介在させた場合に比して、一層速やかに固体撮像素子２から熱を奪うことができ、この結果、固体撮像素子３２の発熱後に一層速やかに固体撮像素子３２の熱を放熱することができる。
【００５７】
以上、説明したように、本発明の実施の形態３では、互いに対向する固体撮像素子の駆動回路部とプリント基板の受熱部とを金属部材によって熱的に接続し、この金属部材を介して固体撮像素子の熱を受熱部に伝達するようにし、その他を実施の形態１と同様に構成した。このため、上述した実施の形態１と同様の作用効果を享受するとともに、かかる駆動回路部と受熱部との間に樹脂部材を介在させた場合に比して、一層速やかに固体撮像素子から熱を奪うことができ、この結果、固体撮像素子の発熱後に一層速やかに固体撮像素子の熱を放熱可能な撮像ユニットを実現することができる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１，２では、固体撮像素子２が発した熱を放熱する放熱層３ｄを絶縁層によって覆っていたが、これに限らず、かかる放熱層３ｄの少なくとも一部は、プリント基板の外部に露出してもよい。図１０は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図１０に示すように、この実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニット４１は、プリント基板３の下面側、すなわち絶縁層３ｇ側から放熱層３ｄの少なくとも一部を露出させている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５９】
かかる撮像ユニット４１において、放熱層３ｄは、上述した絶縁層３ｇと協働してプリント基板３の最下層をなす態様で露出する。かかる露出状態の放熱層３ｄは、プリント基板３の外部（気体等）に直に接触可能であるため、上述したように絶縁層３ｇに覆われた場合に比して、より効率的且つ速やかに固体撮像素子２の熱を放熱することができる。なお、かかる放熱層３ｄの露出領域は、放熱層３ｄの少なくとも一部であればよいが、より広範囲の方が望ましい。何故ならば、かかる放熱層３ｄの露出領域の増加に伴ってプリント基板３の外部と放熱層３ｄとの接触面積が増加し、この結果、放熱層３ｄの放熱性が向上するからである。
【００６０】
なお、特に図示しないが、上述した実施の形態２にかかる撮像ユニット２１における放熱層３ｄは、プリント基板２３の絶縁層３ｆと協働してプリント基板２３の最上層をなすように露出すればよい。この場合も、図１０に示した撮像ユニット４１と同様の作用効果を奏する
【００６１】
一方、上述した実施の形態１〜３では、プリント基板内に形成した放熱層または放熱部から固体撮像素子の熱を放熱していたが、これに限らず、さらに固体撮像素子の背面に放熱板を取り付け、プリント基板内の放熱層または放熱部によって固体撮像素子の熱を放熱するとともに、この固体撮像素子の背面の放熱板によって固体撮像素子の熱をさらに放熱してもよい。
【００６２】
また、上述した実施の形態３では、複数の伝熱バンプ３２ｅを固体撮像素子３２の駆動回路部２ｂ上に予め固定していたが、これに限らず、プリント基板３の受熱部３ｃ上に複数の伝熱バンプ３２ｅを予め固定し、プリント基板３に固体撮像素子３２をフリップチップ実装する際に、かかる受熱部３ｃ上の各伝熱バンプ３２ｅと固体撮像素子３２の各ダミーパッド３２ｆとを各々接続してもよい。
【００６３】
さらに、上述した実施の形態１〜３では、５層構造のプリント基板を例示したが、これに限らず、本発明にかかる撮像ユニットのプリント基板の多層構造は、上述した受熱部、放熱層または放熱部等の放熱構造を含むものであればよく、その層数は特に５層に限定されない。
【００６４】
また、上述した実施の形態１〜３では、固体撮像素子とプリント基板との間隙に接着剤を充填していたが、これに限らず、固体撮像素子とプリント基板との間隙に充填する充填部材は、この固体撮像素子とプリント基板との間隙を封止する封止部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す方向Ｄ１から見た撮像ユニットを示す模式図である。
【図３】図１に示す方向Ｄ２から見た撮像ユニットを示す模式図である。
【図４】実施の形態１にかかる撮像ユニットの固体撮像素子の一例を示す模式図である。
【図５】、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの放熱作用を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの放熱作用を説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【図９】実施の形態３にかかる撮像ユニットの固体撮像素子の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，２１，３１，４１  撮像ユニット
２，３２  固体撮像素子
２ａ  受光部
２ｂ  駆動回路部
２ｃ  金属バンプ
２ｄ  電極パッド
３，２３  プリント基板
３ａ  開口部
３ｂ  配線層
３ｃ，２３ｃ  受熱部
３ｄ  放熱層
３ｅ，３ｆ，３ｇ  絶縁層
４  接着剤
５  カバーガラス
１１，１２  電極群
３２ｅ  伝熱バンプ
３２ｆ  ダミーパッド
３３，３４  伝熱部群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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