(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有する構造体と、
前記構造体表面に形成された配線部と、
前記配線部に接続されると共に、前記貫通開口部を塞ぐように前記構造体に装着された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子と対向し前記貫通開口部を塞ぐように前記構造体に装着された透光性部材とを具備し、
前記構造体の前記透光性部材が装着される透光性部材装着部に、前記貫通開口部に通じかつ透光性部材の外に達する貫通溝を具備してなることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記構造体は、前記配線部が形成せしめられる脚部と、前記脚部上に設けられた筒状の胴部とを有し、前記胴部と前記脚部との間に前記貫通開口部を有してなることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記透光性部材は、光学フィルタであることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光学フィルタは、前記絶縁性樹脂よりも熱膨張係数の小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
絶縁性樹脂からなり、貫通開口部と、前記貫通開口部に固体撮像素子を装着可能な固体撮像素子装着部と、前記固体撮像素子装着部から所定の間隔を隔てて前記貫通開口部を塞ぐように透光性部材を装着するための透光性部材装着部と、前記透光性部材装着部に、前記貫通開口部に通じかつ透光性部材の外に達する貫通溝とを具備してなる構造体を成型する構造体成型工程と、
前記構造体に配線部を形成する配線部形成工程と、
前記透光性部材装着部に前記透光性部材を装着する透光性部材装着工程と、
前記透光性部材の装着された前記構造体の、前記固体撮像素子装着部に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記構造体成型工程は、熱可塑性の絶縁性樹脂からなる構造体を、射出成型によって形成する射出成型工程であることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記貫通溝は、熱可塑性樹脂の射出方向に垂直な方向に、前記貫通開口部を臨んで相対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラなどの半導体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
近年、この種の撮像装置は、レンズなどの光学系を介して入力される画像を電気信号として出力するものである。そしてこの撮像装置の小型化、高性能化に伴い、カメラも小型化され、各方面で使用されてきており、映像の入力装置としての市場を広げている。
【０００４】
従来の固体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、固体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成してこれらを組み合わせている。このような組み合わせによる実装構造は、従来、平板上のプリント基板上に各素子を搭載することによって形成されていた。
【０００５】
そこで、装置の更なる小型化をはかるために、本出願人は、図５および６に示すように、実装部材として、矩形台状の脚部１０１Ａとその上に形成された胴部１０１Ｂとからなり、この脚部１０１Ａと胴部１０１Ｂとの境界部に開口部１０１Ｃを形成した、樹脂製の立体プリント基板１０１を提案している（特開2001−245186号）。そしてこの立体プリント基板の、脚部１０１Ａの裏面側にプリント配線パターン１２２を形成するとともに、胴部１０１Ｂの内周には、レンズ１０２が嵌めこまれて、その光軸１１７を中心にして、開口部１０１Ｃの上側には光学フィルタ１０３、下側には固体撮像素子のひとつである半導体撮像素子１０４およびチップ部品１０８が配置されている。そしてソルダペースト１１４でこの脚部１０１Ａに配設された端子パターン１２２に接続することにより、携帯電話、パソコン等の各種機器のメイン基板１１３にソルダペースト１１４を用いて接続されている。図７はその要部説明図であるが、半導体撮像素子１０４は表面に形成されたバンプ１０６を介して脚部１０１Ａに形成された端子パターン１０５に接続され、封止樹脂１０７で封止されることによって立体プリント基板１０１との接続がなされている。同一部位には同一符号を付した。
【０００６】
そして実装に際しては、図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、立体プリント基板を成型した後（図８（ａ））、固体撮像素子１０４を装着（図８（ｂ））し、この後、光学フィルタ１０３を装着する（図８（ｃ））という方法がとられている。
【０００７】
このため、固体撮像素子を立体プリント基板に実装する際の加熱工程で、立体プリント基板が大きく変形し、固体撮像素子と、立体プリント基板との接続部に極めて大きな応力がかかり、クラックなどによる接続不良が発生することがあった。
【０００８】
このような立体プリント基板は、射出成型によって得られるが、成型精度の面からも、成型用金型の耐久性の面からも、樹脂材料の膨張係数を小さくするために通常用いられる体質顔料（フィラー）を一定量以上添加することができないという問題があった。
さらに、一般的に射出成型で用いられる熱可塑性樹脂は直鎖状の分子結合構造をもつため、線膨張係数が、分子結合方向で小さく、その垂直方向では大きいという異方性を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、固体撮像素子を立体プリント基板に実装する際の加熱工程で、立体プリント基板が大きく変形し、固体撮像素子と、立体プリント基板との接続部に極めて大きな応力がかかり、クラックなどによる接続不良が発生することがあった。通常、この接続部は、固体撮像素子に設けられたパッドと、立体プリント基板の端子電極とで構成され、これらの間の接続には、銀ペーストなどの導電性接着剤を用いた接続、超音波接合、熱圧着接合などが用いられる。
【００１０】
いずれの方法によっても、立体プリント基板の熱変形により、固体撮像素子の接着剥離が生じ易く、これが歩留まり低下の原因となっている。
このように、プリント基板を立体構造とすることにより、小型化が可能となる反面、熱による歪みは通常の平面構造の場合に比べて大きくなり、この膨張率の差による変形が歩留まり向上を阻む大きな問題となっていた。
【００１１】
また、光学フィルタ１０３は、通常は水晶屈折板、ＩＲ（赤外）カットコーティングガラスなどのガラス材料で形成され、樹脂材料に比べて熱膨張率も小さくまた熱変形も小さい。
【００１２】
そこで、光学フィルタ１０３を先に装着することにより、固体撮像素子装着時の熱変形は大きく改善されると考えられる。しかしながら実際は、固体撮像素子装着時には、バンプを介してダイレクトボンディングを行った後、接続部近傍を封止樹脂で封止しなければならない。このため、封止工程における発生ガスが、この貫通開口部１Ｃに封入され、熱により固体撮像素子表面と反応したり、この発生ガスによる内部圧の上昇により、固体撮像素子の劣化を生じたり、立体配線基板の変形を生じたりするという問題があった。
【００１３】
このような理由から、従来の構造では、光学フィルタは固体撮像素子の装着後に装着しなければならなかった。
【００１４】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、立体プリント基板などの構造体の熱変形を抑制し、固体撮像素子の接続を確実にするとともに、固体撮像素子の接着品質の向上をはかることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、構造体の透光性部材装着部に、内部ガスを抜くことができるように、貫通開口部に通じる貫通溝を形成しておくようにし、あらかじめ光学フィルタを装着した後に、光学フィルタによって構造体の熱変形を抑制しつつ、固体撮像素子を装着することを可能にしたものである。
【００１６】
すなわち本発明の固体撮像装置では、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有する構造体と、前記構造体表面に形成された配線部と、前記配線部に接続されると共に、前記貫通開口部を塞ぐように前記構造体に装着された固体撮像素子と、前記固体撮像素子と対向し前記貫通開口部を塞ぐように前記構造体に装着された透光性部材とを具備し、前記構造体の前記透光性部材が装着される透光性部材装着部に、前記貫通開口部に通じかつ透光性部材の外に達する貫通溝を具備してなることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、前記構造体の透光性部材装着部に、前記貫通開口部に通じる貫通溝を具備しているため、光学フィルタなどの透光性部材装着後に、固体撮像素子を装着するようにしても、固体撮像素子装着時に発生する内部ガスは貫通溝を介して排出されるため、封止工程における発生ガスが、この貫通開口部１Ｃに封入され、熱により固体撮像素子表面と反応したり、この発生ガスによる内部圧の上昇により、固体撮像素子の劣化を生じたり、構造体の変形を生じたりするという問題がなくなる。また、熱変形の小さい透光性部材を装着した後、固体撮像素子が装着されるため、装着時における構造体の熱変形は大幅に低減され、接続不良は大幅に低減される。
【００１８】
望ましくは、前記構造体は、配線部が形成せしめられる脚部と、前記脚部上に設けられた筒状の胴部とを有し、前記胴部と前記脚部との間に前記貫通開口部を有してなることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、特に、装置全体の構造を微細化することができるが、熱変形による接続部分の変形により、接続不良を生じ易いという問題がある。しかしながら本発明によれば貫通溝を形成しているため、絶縁性樹脂よりも熱膨張係数が小さくかつ、熱変形の小さい光学フィルタなどの透光性部材を装着した後に、固体撮像素子を装着することができ、絶縁性樹脂からなる構造体の熱変形を抑制し、固体撮像素子の接続の確実性を高めることができる。
【００２０】
望ましくは、前記透光性部材は、光学フィルタであることを特徴とする。
【００２１】
光学フィルタは、固体撮像素子との距離が重要であるが、かかる構成によれば、透光性部材の固着箇所およびその近傍で構造体の変形が抑制されるため、固体撮像素子近傍での構造体の熱変形を抑制し、固体撮像素子と光学フィルタの距離の確実性を高め、より優れた画像の取り込みが可能となる。
【００２２】
望ましくは、前記光学フィルタは、前記絶縁性樹脂よりも熱膨張係数の小さい材料で形成されていることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、絶縁性樹脂よりも熱膨張係数の小さい材料で形成されているため、熱変形を良好に低減し、固体撮像素子と配線部との接続をより確実にすることが可能となる。
【００２４】
また本発明の方法では、絶縁性樹脂からなり、貫通開口部と、前記貫通開口部に固体撮像素子を装着可能な固体撮像素子装着部と、前記固体撮像素子装着部から所定の間隔を隔てて前記貫通開口部を塞ぐように透光性部材を装着するための透光性部材装着部と、前記透光性部材装着部に、前記貫通開口部に通じかつ透光性部材の外に達する貫通溝とを具備してなる構造体を成型する構造体成型工程と、前記構造体に配線部を形成する配線部形成工程と、前記透光性部材装着部に前記透光性部材を装着する透光性部材装着工程と、前記透光性部材の装着された前記構造体の、前記固体撮像素子装着部に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着工程とを含むことを特徴とする。
【００２５】
かかる構成によれば、構造体の透光性部材装着部に、前記貫通開口部に通じる貫通溝を具備し、光学フィルタなどの透光性部材装着後に、固体撮像素子を装着するようにしているため、固体撮像素子装着時に発生する内部ガスは貫通溝を介して排出されるため、封止工程における発生ガスが、この貫通開口部１Ｃに封入され、熱により固体撮像素子表面と反応したり、この発生ガスによる内部圧の上昇により、固体撮像素子の劣化を生じたり、構造体の変形を生じたりするという問題がなく、確実な接続が可能となる。また、熱変形の小さい透光性部材を装着した後、固体撮像素子が装着されるため、装着時における構造体の熱変形は大幅に低減され、接続不良は大幅に低減される。
【００２６】
望ましくは、前記構造体成型工程は、熱可塑性の絶縁性樹脂からなる構造体を、射出成型によって形成する射出成型工程であることを特徴とする
【００２７】
構造体が、射出成型によって形成された熱可塑性樹脂で構成された場合、特に硬化時に変形が生じ易く、また、使用時にも高温環境になると、変形が生じ、固体撮像素子と、構造体（立体配線基板）との接続部に接続不良が生じ易いという問題がある。しかしながら、かかる構成によれば、光学フィルタなどの透光性部材を装着した後に装着しているため、絶縁性樹脂よりも熱膨張係数が小さく熱変形の少ないガラス板などからなる透光性部材により、絶縁性樹脂からなる構造体の熱変形を抑制し、固体撮像素子の接続の確実性を高めることができる。
【００２８】
望ましくは、前記貫通溝は、熱可塑性樹脂の射出方向に垂直な方向に、前記貫通開口部を臨んで相対向する位置に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
かかる構成によれば、射出成型で用いられる熱可塑性樹脂は直鎖状の分子結合構造を持つため、熱膨張係数が、分子結合方向で小さく、その垂直方向では大きいという異方性を有している。また、成型流動方向にフィラーが配向し、その垂直方向では異方性が大きい。そこで、熱可塑性樹脂の射出方向に垂直な方向に、前記貫通開口部を臨んで相対向する位置に、貫通溝を形成することにより、分子結合方向に垂直な方向の伸びを抑制することが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態の固体撮像装置の要部説明図を図１に示す。
この固体撮像装置は、固体撮像素子を搭載するための構造体１の光学フィルタ３装着部に、内部ガスを抜くことができるように、貫通開口部１Ｃに通じる貫通溝２を形成しておき、光学フィルタ３の装着後に、固体撮像素子４を装着するようにしたことを特徴とするものである。ここで光学フィルタ３は水晶屈折板で構成されている。
【００３２】
すなわち、この固体撮像装置は、絶縁性のポリフタルアミド樹脂で構成され、矩形台状の脚部１Ａとその上に形成された胴部１Ｂとからなり、この脚部１Ａと胴部１Ｂとの境界部に貫通開口部１Ｃを有すると共に、光学フィルタ３の装着部８に、内部ガスを抜くことができるように、貫通開口部１Ｃに通じる貫通溝２を有し、表面の一部に端子パターン５を含む配線部を具備してなる構造体１と、この配線部に接続されると共に、この貫通開口部１Ｃに装着され、この端子パターン５に電気的に接続された固体撮像素子４と、この固体撮像素子４から所定の間隔を隔てて貫通開口部を塞ぐように光学フィルタ装着部９に装着された光学フィルタ３とを具備してなるものである。
【００３３】
この貫通溝２は、図２（ａ）乃至（ｃ）に光学フィルタ装着部の平面図、側面図、およびＡ−Ａ断面図を示すように、熱可塑性樹脂の射出方向に垂直な方向に、貫通開口部１Ｃを臨んで相対向する位置に形成されていることを特徴とする。
【００３４】
前述したように、射出成型で用いられる熱可塑性樹脂は直鎖状の分子結合構造を持つため、熱膨張係数が、分子結合方向で小さく、その垂直方向では大きいという異方性を有している。そこで、熱可塑性樹脂の射出方向に垂直な方向に、貫通開口部を臨んで相対向する位置に、貫通溝を形成することにより、分子結合方向に垂直な方向の伸びを抑制することが可能となる。
【００３５】
次に、この固体撮像装置の製造方法について説明する。
まず図４（ａ）に示すように、矩形台状の脚部１Ａとその上に形成された胴部１Ｂとからなり、この脚部１Ａと胴部１Ｂとの境界部に貫通開口部１Ｃを有するとともにこの貫通開口部１Ｃに貫通する貫通溝２を有してなるポリフタルアミド樹脂製の構造体１を射出成型により形成する。そしてこの構造体の所定の領域に、めっきプロセスあるいはスパッタリング法などの薄膜プロセスにより脚部１Ａの裏面側に形成された端子パターン５を含む配線部を形成する。
【００３６】
そして図４（ｂ）に示すように、構造体１の光学フィルタ装着部に、貫通開口部１Ｃの一方の面を、貫通溝２を残して塞ぐように、光学フィルタ３を貼着する。
【００３７】
続いて図４（ｃ）に示すように、構造体１の貫通開口部の一方の面に固体撮像素子（チップ）４を搭載する。ここで固体撮像素子の接続電極にはバンプ６が形成されており、構造体の脚部１Ａに形成された端子パターンの一端に熱圧着によって接続される。そして樹脂封止を行い、固体撮像素子表面を樹脂封止体7で被覆する。
【００３８】
ここで光学フィルタ３は、水晶板の表面に所望の屈折率を有する多層構造の誘電体薄膜を蒸着し誘電体干渉フィルタを形成したものである。
【００３９】
このようにして形成された固体撮像装置では、熱変形が少なく、構造体に比べて熱膨張率も小さい、光学フィルタを、構造体に装着した後、固体撮像素子を装着するようにしているため、光学フィルタが固定部材として作用し、構造体の熱変形を抑制するため、固体撮像素子の接続の確実性を高めることができる。
【００４０】
なお、この構造体は、射出成型によって得られるが、このポリフタルアミド樹脂は直鎖状の分子結合構造をもつため、熱膨張係数が、分子結合方向で小さく、その垂直方向では大きいという異方性を有している。そこでこの実施の形態では、
熱可塑性樹脂の射出方向に垂直な方向に、貫通開口部を臨んで相対向する位置に、貫通溝を形成しているため、分子結合方向に垂直な方向の伸びを抑制することが可能となる。
【００４１】
そこで前記実施の形態では、図２に示したように貫通溝は貫通開口部を臨んで相対向する位置に、２つ形成したが、図３に示すように1方の側にのみ形成するようにしてもよい。
【００４２】
なお前記実施の形態では透光性部材として光学フィルタを用いたが光学フィルタに限定されることなく、透光性の封止部材、レンズなど適宜変形可能である。
【００４３】
また、構造体を形成する樹脂についてはポリフタルアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂などの熱可塑性樹脂の他、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂も適用可能である。
【００４４】
また、本発明の固体撮像装置は、カメラとして、光通信分野に限定されることなく、ＣＤ、ＤＶＤなどの読み取り素子、複写機の読み取り素子、医療機器あるいはドアホンなど、種々の光学機器への適用が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、構造体の透光性部材装着部に、貫通開口部に通じる貫通溝を具備し、光学フィルタなどの透光性部材装着後に、固体撮像素子を装着するようにしても、固体撮像素子装着時に発生する内部ガスは貫通溝を介して排出され得るようにし、封止工程における発生ガスによる内部圧の上昇などによる、固体撮像素子の劣化や、構造体の変形を防止し、接続不良を低減し、信頼性の向上をはかることの可能な固体撮像装置を提供できるものである。
【００４６】
また本発明の方法によれば、封止工程における発生ガスが、この貫通開口部１Ｃに封入され、熱により固体撮像素子表面と反応したり、この発生ガスによる内部圧の上昇により、固体撮像素子の劣化を生じたり、構造体の変形を生じたりするという問題がなく、確実な接続が可能であってまた、装着時における構造体の熱変形や、接続不良が低減される固体撮像装置の製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における光学フィルタ装着部を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における光学フィルタ装着部の変形例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における固体撮像装置の実装工程を示す図である。
【図５】従来例の固体撮像装置を示す斜視図である。
【図６】従来例の固体撮像装置を示す断面図である。
【図７】従来例の固体撮像装置を示す要部説明図である。
【図８】従来例の固体撮像装置の実装工程を示す要部説明図である。
【符号の説明】
１  構造体
１Ａ  脚部
１Ｂ  胴部
１Ｃ  貫通開口部
２  貫通溝
３  光学フィルタ
４  固体撮像素子
５  端子パターン
６  バンプ
７  封止樹脂
８  光学フィルタ装着部
９  固体撮像素子装着部
【図１】
0003646933.tif 000002
【図２】
0003646933.tif 000003
【図３】
0003646933.tif 000004
【図４】
0003646933.tif 000005
【図５】
0003646933.tif 000006
【図６】
0003646933.tif 000007
【図７】
0003646933.tif 000008
【図８】
0003646933.tif 000009