(57)【要約】【課題】カメラユニットの受光面の縮小化及び小型、且つ低コストで製造できる光学デバイスモジュールを提供する。【解決手段】光学デバイスモジュールの一形態としての固体撮像装置１は、表面及び裏面を有するサブストレート１０と、サブストレート１０の表面側に積層される固体撮像素子２０とを備える。サブストレート１０には、厚み方向に貫通する孔１１が形成されている。固体撮像素子２０は、固体撮像素子２０のサブストレート１０に対面する面と反対側の面に撮像回路２１を備え、且つサブストレート１０に対面する面から撮像回路２１に達する孔２２が形成されている。そして、該固体撮像装置１は、さらに、孔１１、２２を介して、撮像回路２１から出力される電気信号をサブストレート１０の裏面側に取り出す電極１２、２３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面を有する基板と、前記基板の表面側に積層される固体撮像素子とを備える光学デバイスモジュールであって、
前記基板には、厚み方向に貫通する第１の孔が形成されており、
前記固体撮像素子は、前記固体撮像素子の前記基板に対面する面と反対側の面に撮像回路を備え、且つ前記基板に対面する面から前記撮像回路に達する第２の孔が形成されており、
該光学デバイスモジュールは、さらに、前記第１及び第２の孔を介して、前記撮像回路から出力される電気信号を前記基板の裏面側に取り出す出力配線を備える
光学デバイスモジュール。
【請求項２】
前記出力配線は、可撓性を有し、前記第１の孔に挿入されて前記撮像回路と電気的に接続されるケーブルを含む
請求項１に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項３】
該光学デバイスモジュールは、さらに、
前記基板の裏面側に積層されるフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置され、前記出力配線と電気的に接続される電子部品とを備える
請求項１に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項４】
前記フレキシブル基板は、前記基板の裏面に沿う第１のフレキシブル基板と、前記電子部品を保持する第２のフレキシブル基板と、前記第１及び第２のフレキシブル基板を相互に接続する屈曲部とを備える
請求項３に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項５】
前記フレキシブル基板は、可撓性を有する絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上に形成され、前記出力配線及び前記電子部品を電気的に接続する金属配線とを積層したフィルムキャリアテープであり、
前記絶縁性フィルムは、前記屈曲部において選択的に除去されている
請求項４に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項６】
該光学デバイスモジュールは、さらに、可撓性を有し、前記電子部品に電気的に接続されるケーブルを備える
請求項３〜５のいずれか１項に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項７】
該光学デバイスモジュールは、さらに、前記撮像回路を覆うように前記固体撮像素子に積層される透明保護部材を備える
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項８】
前記固体撮像素子と前記透明保護部材とは、透明で、且つ前記透明保護部材より屈折率の低い接着剤で接着されている
請求項７に記載の光学デバイスモジュール。
【請求項９】
該光学デバイスモジュールは、さらに、前記基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、電気的な接続を補強するための補強部材を備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学デバイスモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイスに関し、特に、小型な光学デバイスモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオスコープやムービーカメラやデジタルスチルカメラ及び携帯電話のカメラ等に用いられる光学素子の小型・高画素化の開発が進んでいる。これに加えて、これらの光学デバイスは、組み込み対象の機器が小型化する事に伴って、より小さくすることが求められている。
【０００３】
上述の光学デバイスの一例として、ＣＣＤ（電荷結合型撮像素子）等の固体撮像素子を受光デバイスとして用いた固体撮像装置（撮像モジュール）の開発が行われている。これらの固体撮像装置は、小型カメラユニットに組み込まれることが多い。これらの固体撮像装置は、小型カメラユニット先端の筐体内へ組み込まれて用いられている。
【０００４】
特にビデオスコープに用いられる小型カメラユニットは、僅かな隙間への挿入観察を可能とするために、先端部の外径を細くする事が求められている。このような観点から、固体撮像装置の小型化又は受光面の小面積化が重要となる。また、低価格の小型カメラユニットを実現するために、固体撮像装置の組み立て作業効率を向上させ、製造コストを低減することも重要な課題である。
【０００５】
従来、小型化を図った固体撮像装置としては、ＩＣやチップ部品が実装されたフレキシブル基板等のリードを固体撮像素子の特定の辺のバンプに折り曲げて接続した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に開示されている固体撮像装置１００は、図３に示すように、チップ部品１０１を搭載したフレキシブル基板１０２を、固体撮像素子１０３の受光面側に設けられたボンディングパット部１０４に接続している。
【０００７】
また、小型化を図った固体撮像装置の他の従来の例として、箱形形状に折り曲げられてその箱形内側の面に電子部品が実装されたフレキシブル基板の底部の端子に、固体撮像素子が接続された構成の固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている固体撮像素子では、フレキシブル基板を、各面が矩形形状である箱形形状に折り曲げて、箱形の基板内面側に電子部品を実装するので、撮像ユニットを小型でき、先端部の細径化及び小型化を図ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２７１６４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ビデオスコープに用いられる小型カメラユニットは、直視不可な狭所への挿入による内部確認等の用途に使用される。そこで、先端に取り付けられたカメラユニットの鏡筒を細管化するために、受光面の縮小化が必要とされている。
【００１０】
特許文献１および２に開示されている固体撮像装置を複数用いたカメラユニットの場合、受光面に外部との電気的な接続部を設ける必要があるためカメラユニットの構造自体が大きくなってしまう。
【００１１】
また、特許文献１、２では、これらの一体化したものをコンパクトにする技術が開示されているものの、鏡筒内へ組み込まれる固体撮像素子の受光面の縮小化技術に関してはこれまでのところ開示されていない。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カメラユニットの受光面の縮小化及び小型、且つ低コストで製造できる光学デバイスモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一形態に係る光学デバイスモジュールは、表面及び裏面を有する基板と、前記基板の表面側に積層される固体撮像素子とを備える。前記基板には、厚み方向に貫通する第１の孔が形成されている。前記固体撮像素子は、前記固体撮像素子の前記基板に対面する面と反対側の面に撮像回路を備え、且つ前記基板に対面する面から前記撮像回路に達する第２の孔が形成されている。そして、該光学デバイスモジュールは、さらに、前記第１及び第２の孔を介して、前記撮像回路から出力される電気信号を前記基板の裏面側に取り出す出力配線を備える。
【００１４】
上記の構成のように、撮像回路から出力される電気信号を、固体撮像素子及び基板に設けられた孔を経由して基板の裏面側に取り出すようにしたので、ボンディングパットを接続するスペースを受光面に設ける必要がなくなる。その結果、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。
【００１５】
また、前記出力配線は、可撓性を有し、前記第１の孔に挿入されて前記撮像回路と電気的に接続されるケーブルを含んでもよい。これにより、ケーブルを任意の形状に折り曲げて、ケーブルが基板の外側に張り出すのを防止することができる。その結果、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。
【００１６】
さらに、該光学デバイスモジュールは、前記基板の裏面側に積層されるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に配置され、前記出力配線と電気的に接続される電子部品とを備えてもよい。
【００１７】
このように、基板とフレキシブル基板とを電気的に接続することにより、ケーブルをフレキシブル基板に接続するだけで、撮像回路から出力される電気信号を外部に取り出すことができる。その結果、接続線の数や接続場所を少なくでき、装置を小型化でき、コストも減少させられる。
【００１８】
また、前記フレキシブル基板は、前記基板の裏面に沿う第１のフレキシブル基板と、前記電子部品を保持する第２のフレキシブル基板と、前記第１及び第２のフレキシブル基板を相互に接続する屈曲部とを備えてもよい。これにより、電子部品を保持する領域を十分に確保することができる。
【００１９】
また、前記フレキシブル基板は、可撓性を有する絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上に形成され、前記出力配線及び前記電子部品を電気的に接続する金属配線とを積層したフィルムキャリアテープである。そして、前記絶縁性フィルムは、前記屈曲部において選択的に除去されていてもよい。これにより、フレキシブル基板の折り曲げが容易となる。
【００２０】
さらに、該光学デバイスモジュールは、可撓性を有し、前記電子部品に電気的に接続されるケーブルを備えてもよい。これにより、ケーブルを任意の形状に折り曲げて、ケーブルが基板の外側に張り出すのを防止することができる。その結果、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。
【００２１】
さらに、該光学デバイスモジュールは、前記撮像回路を覆うように前記固体撮像素子に積層される透明保護部材を備えてもよい。これにより、受光面に塵埃が付着したり、傷が付くことを防止することができる。
【００２２】
また、前記固体撮像素子と前記透明保護部材とは、透明で且つ前記透明保護部材より屈折率の低い接着剤で接着されていてもよい。これにより、外界からの光を受光面に効率良く集光することができる。
【００２３】
さらに、該光学デバイスモジュールは、前記基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、電気的な接続を補強するための補強部材を備えてもよい。これにより、信頼性の高い光学デバイスモジュールを得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、撮像回路から出力される電気信号を、固体撮像素子及び基板に設けられた孔を経由して基板の裏面側に取り出すようにしたので、光学デバイスモジュールを全体として小型にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１に係る固体撮像装置の模式的な斜視図及び模式的な側面図である。
【図２】実施形態２に係る固体撮像装置の模式的な斜視図及び模式的な側面図である。
【図３】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
【００２７】
（実施形態１）
実施形態１では、光学素子として固体撮像素子を用いた固体撮像装置（光学デバイスモジュール）に関して説明を行う。
【００２８】
実施形態１に係る固体撮像装置１の模式的な斜視図と側面図を図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す。実施形態１に係る固体撮像装置１は、基板（以下「サブストレート」と表記する）１０と、固体撮像素子２０と、透明保護部材３０と、ケーブル４０とを主に備える。
【００２９】
サブストレート１０には、厚み方向に貫通する孔１１が形成されている。また、孔１１の内部には、電極１２が保持されている。さらに、電極１２の一端には、サブストレート１０の表面（図１（ｂ）の左側の面）に露出する接続端子部１３が形成されている。なお、図１（ｂ）に示されるサブストレート１０の左側の面を「表面」、右側の面を「裏面」と表記する。
【００３０】
固体撮像素子２０には、その一方側の面に撮像回路２１が形成されている（図１（ｂ）の左側の面。以下「受光面」と表記する）。撮像回路２１は、マトリックス上に配列された複数のフォトダイオード（図示省略）と、複数のフォトダイオードとの間で信号の入出力を行う周辺配線（図示省略）とを含む。この固体撮像素子２０は、典型的には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合型撮像素子）である。
【００３１】
また、固体撮像素子２０には、その裏面（サブストレート１０に対面する面）から撮像回路２１に達する孔２２が形成されている。さらに、孔２２の内部には、電極２３が保持されている。この電極２３は、その一端が撮像回路２１に電気的に接続されており、他端に接続端子部２４が形成されている。この接続端子部２４は、固体撮像素子２０のサブストレート１０に対面する面（図１（ｂ）の右側の面）に露出している。
【００３２】
固体撮像素子２０は、サブストレート１０の表面（図１（ｂ）の左側の面）側に積層されている。そして、サブストレート１０の接続端子部１３と固体撮像素子２０の接続端子部２４とは、バンプ（図示省略）を介して電気的に接続されている。
【００３３】
透明保護部材３０は、撮像回路２１を覆うように固体撮像素子２０に積層される。この透明保護部材３０は、外界からの光を撮像回路２１に導くと共に、撮像回路２１に塵埃が付着したり、傷が付くことを防止する。透明保護部材３０の材料としては、例えば、テレックス（登録商標）ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、石英を用いることができる。
【００３４】
また、固体撮像素子２０と透明保護部材３０とは、透明な接着剤３１で接着される。接着剤３１としては、例えば、透明保護部材３０より小さな屈折率のアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂あるいはエポキシ系樹脂等の紫外線硬化型または加熱硬化型の材料を用いることができる。
【００３５】
ケーブル４０は、例えば、可撓性のある導体と、当該導体を覆う絶縁体とで構成されている。具体的には、実施形態１のケーブル４０は、金属配線に銅を用いた絶縁電線やシールド線である。このように、可撓性を有するケーブル４０を採用することにより、任意の形に折り曲げるのが容易となる。
【００３６】
このケーブル４０は、サブストレート１０の裏面側から孔１１に挿入され、電極１２と電気的に接続されている。また、ケーブル４０は、固体撮像素子２０の受光面から遠ざかる方向に延びるように配置されている。
【００３７】
さらに、サブストレート１０は、その表面及び裏面に補強部材１４、１５を有する。補強部材１４は、サブストレート１０と固体撮像素子２０との間に挟みこまれて、接続端子部１３、２４の電気的な接続を補強する。同様に、補強部材１５は、電極１２とケーブル４０との電気的な接続を補強する。この補強部材１４、１５の材料としては、例えば、エポキシ樹脂系の熱硬化性樹脂等を使用することができる。
【００３８】
上記構成によれば、孔１１、２２を経由して撮像回路２１から出力される電気信号をサブストレート１０の裏面側に取り出すことができる。また、ケーブル４０がサブストレート１０の外側に張り出さないように、任意の形状に折り曲げることができる。その結果、受光面のサイズを小さくすることができ、固体撮像装置１の形状をコンパクトにできる。なお、実施形態１における「出力配線」は、少なくとも電極１２、２３を含み、さらに、ケーブル４０を含めてもよい。
【００３９】
（実施形態２）
実施形態２では、光学素子として固体撮像装置を組み込んだカメラユニット（光学デバイスユニット）に関して説明を行う。
【００４０】
実施形態２に係る固体撮像装置２の模式的な斜視図と側面図を図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す。なお、実施形態１に係る固体撮像装置１と共通する構成要素には、同一の参照番号を付し、詳しい説明を省略する。
【００４１】
実施形態２に係る固体撮像装置２は、固体撮像装置１の構成要素に加えて、さらに、フレキシブル基板５０を備える。フレキシブル基板５０は、サブストレート１０の裏面に沿う第１のフレキシブル基板５１と、電子部品６０を保持する第２のフレキシブル基板５２と、第１及び第２のフレキシブル基板５１、５２を相互に接続する屈曲部５３とを備える。
【００４２】
フレキシブル基板５０は、可撓性のある絶縁性フィルム（基板）の表面に金属配線５４を形成したものである。具体的には、実施形態２のフレキシブル基板５０は、絶縁性フィルムとしてポリイミドフィルムや液晶ポリマフィルムを、金属配線５４として銅を用いた片面配線のフィルムキャリアテープである。
【００４３】
第２のフレキシブル基板５２は、サブストレート１０の側端部において受光面側とは反対側に折り曲げられており、固体撮像素子２０の受光面から遠ざかる方向に延びている。また、第２のフレキシブル基板５２の表面には、電子部品６０が搭載されている。
【００４４】
なお、電子部品６０は、固体撮像素子２０を駆動するドライバＩＣ６１、チップ抵抗６２、チップコンデンサ６３、及びチップトランジスタ６４等が搭載されている。これらを含む電子部品６０が、固体撮像素子２０の駆動回路及び入出力回路を構成している。この電子部品６０は、フレキシブル基板５０の金属配線５４に、はんだなどによって電気的に接続されている。
【００４５】
さらに、フレキシブル基板５０の屈曲部５３は、絶縁性フィルムが選択的に除去されて、金属配線５４のみとなっている部分である。このため、折り曲げがしやすく、曲がった状態の保持が容易である。また、屈曲部５３の曲率半径を小さくすることができるので、固体撮像装置２の形状をコンパクトにできる。
【００４６】
このように、サブストレート１０の電極１２とフレキシブル基板５０の金属配線５４とが電気的に接続されているので、ケーブル４０をフレキシブル基板５０に接続するだけで、撮像回路２１から出力される電気信号を外部に取り出すことができる。その結果、接続線の数や接続場所を少なくでき、装置を小型化でき、コストも減少させられる。なお、実施形態１における「出力配線」は、少なくとも電極１２、２３を含み、さらに、金属配線５４及びケーブル４０を含めてもよい。
【００４７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明に係る光学デバイスは、小型にまとまった形状にできるので、小型カメラユニット用の光学デバイスモジュール等として有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１，２，１００                      固体撮像装置
１０                                サブストレート
１１，２２                          孔
１２，２３                          電極
１３，２４                          接続端子部
１４，１５                          補強部材
２０，１０３                        固体撮像素子
２１                                撮像回路
３０                                透明保護部材
３１                                接着剤
４０                                ケーブル
５０，１０２                        フレキシブル基板
５１                                第１のフレキシブル基板
５２                                第２のフレキシブル基板
５３                                屈曲部
５４                                金属配線
６０                                電子部品
６１                                ドライバＩＣ
６２                                チップ抵抗
６３                                チップコンデンサ
６４                                チップトランジスタ
１０１                              チップ部品
１０４                              ボンディングパット部
【図１】
2010263020.tif 000003
【図２】
2010263020.tif 000004
【図３】
2010263020.tif 000005