(57)【要約】【課題】撮像チップおよび信号処理チップが熱膨張した場合に、撮像チップおよび信号処理チップのマイクロバンプによる電気的接続の信頼性を確保する。【解決手段】複数の画素が設けられた撮像領域を有する撮像チップと、撮像領域以外の領域で撮像チップに積層され、複数の画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換する変換回路を有する信号処理チップと、信号処理チップに電気的に接続される基板と、撮像チップのうち、撮像領域が設けられた面とは反対側の面の略中央の一点と接着される支持部材と、基板と支持部材との間に設けられ、支持部材の上面に平行な方向において弾性を有する弾性部材とを備える撮像素子を提供する。【選択図】図２
2014229683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が設けられた撮像領域を有する撮像チップと、
前記撮像領域以外の領域で前記撮像チップに積層され、前記複数の画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換する変換回路を有する信号処理チップと、
前記信号処理チップに電気的に接続される基板と、
前記撮像チップのうち、前記撮像領域が設けられた面とは反対側の面の略中央の一点と接着される支持部材と、
前記基板と前記支持部材との間に設けられ、前記支持部材の上面に平行な方向において弾性を有する弾性部材と
を備える撮像素子。
【請求項２】
前記基板は、前記信号処理チップと部分的に重なって設けられ、
前記弾性部材は、前記基板および前記信号処理チップが重なる領域と、前記支持部材との間に設けられる
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記撮像チップを囲み、かつ、前記基板が外側に引き出される枠部材と、
前記枠部材において前記基板が通過する位置に設けられ、かつ、前記基板を前記枠部材に対して固定する基板固定部材と
をさらに備える請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記枠部材は、内壁から前記信号処理チップの上側まで突出した庇部を有し、
前記弾性部材は、前記信号処理チップの上面と前記庇部との間にも設けられ、
それぞれの前記弾性部材は、前記支持部材の上面と垂直な方向にも弾性を有する
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記基板は可撓性であり、
前記支持部材の上面と垂直な方向において、前記基板が前記枠部材に固定される位置の高さと、前記基板が前記信号処理チップに固定される位置の高さとが異なる
請求項３または４に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記基板のうち、前記枠部材において固定される部分と、前記信号処理チップに固定される部分とは平行に配置される
請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記支持部材および前記枠部材の何れか一方は、前記支持部材および前記枠部材の何れか他方にはめ合うボスを有しており、
前記基板は穴部を有しており、
前記ボスは前記穴部を貫通しており、
前記基板が前記枠部材を横切る第一の方向において、前記穴部の長さは前記ボスの長さよりも大きい、請求項３から６のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記基板固定部材は、前記支持部材と前記枠部材との間を封止する、請求項３から７のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記庇部に接して設けられたローパスフィルターをさらに備え、
前記支持部材、前記基板固定部材、前記枠部材、前記ローパスフィルターを固定する接着部材、および前記ローパスフィルターによって密封空間を形成する、請求項４に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記弾性部材の表面には、前記弾性部材よりも熱伝導率の高い熱伝導部が形成される
請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の撮像素子を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。
【０００２】
従来、撮像チップと信号処理チップは、撮像チップの撮像領域以外の領域において部分的に重ねて設けられている。この場合、信号処理チップは、撮像チップと反対側において、ガラス基板に固定されていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１１−２３５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、撮像チップおよび信号処理チップが通電時に熱膨張した場合には、撮像チップと信号処理チップとの接続位置が、非通電時と比べて変化する。撮像チップと信号処理チップとをマイクロバンプにより電気的に接続する場合は、撮像チップと信号処理チップとの接続位置が変化すると、両者の電気的接続の信頼性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における撮像素子は、複数の画素が設けられた撮像領域を有する撮像チップと、撮像領域以外の領域で撮像チップに積層され、複数の画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換する変換回路を有する信号処理チップと、信号処理チップに電気的に接続される基板と、撮像チップのうち、撮像領域が設けられた面とは反対側の面の略中央の一点と接着される支持部材と、基板と支持部材との間に設けられ、支持部材の上面に平行な方向において弾性を有する弾性部材とを備える。
【０００５】
また、本発明の第２の態様における撮像装置は、上記の撮像素子を備える。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態における撮像素子の上面を示す図である。
【図２】図１におけるＡ‐Ａ部分の断面を示す図である。
【図３】図２におけるＦＰＣ部分の拡大図である。
【図４】図３におけるＢ‐Ｂ断面部分の上面を示す図である。
【図５】図３におけるＢ‐Ｂ断面部分の上面を示す図である。
【図６】図５におけるＣ‐Ｃ部分の断面を示す図である。
【図７】図５におけるＤ‐Ｄ部分の断面を示す図である。
【図８】図５におけるＥ‐Ｅ部分の断面を示す図である。
【図９】図５におけるＦ‐Ｆ部分の断面を示す図である。
【図１０】第２の実施形態における撮像素子の断面を示す図である。
【図１１】第３の実施形態における撮像素子の断面を示す図である。
【図１２】第４の実施形態における撮像素子を備える一眼レフカメラの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、第１の実施形態における撮像素子１００の上面を示す図である。また、図２は、図１におけるＡＡ部分の断面を示す図である。撮像素子１００は、支持部材としての固定プレート１０１、撮像チップ２０１、信号処理チップ２０３、基板としてのＦＰＣ２０４、下部支持部２０８、上部支持部２０９、枠部材３０１、光学ローパスフィルター４０１、および光学ローパスフィルター４０２を備える。可撓性基板であるＦＰＣ２０４は、信号処理チップ２０３に接続される基板の一例である。なお、図１においては、光学ローパスフィルター４０１、および光学ローパスフィルター４０２を省略する。
【００１０】
固定プレート１０１は、撮像チップ２０１を固定プレート１０１に接着する撮像チップ接着部１０２を有する。撮像チップ２０１は、撮像チップ接着部１０２を介して固定プレート１０１に載置されている。なお、本例では、固定プレート１０１の材料はアルミニウムであるが、必ずしもアルミニウム等の金属に限定されない。
【００１１】
撮像チップ２０１は、撮像チップ２０１の上面の中央部分において、複数の画素が設けられた撮像領域２０２を備える。当該中央部分は、例えば光軸１０３である。また、信号処理チップ２０３は、撮像領域２０２以外の領域で撮像チップ２０１に積層されて配置される。なお、信号処理チップ２０３は、複数の画素から出力された画素信号をデジタル信号に変換する変換回路を有する。本例の撮像チップ２０１は、その端部において信号処理チップ２０３と部分的に重ねられて、かつ、電気的に接続される。
【００１２】
撮像チップ２０１の上面には、撮像領域２０２に接してマイクロレンズ２０５が設けられる。なお、撮像チップ２０１の中央の位置は、撮像領域２０２に光を照射する光学系の光軸１０３の位置と一致してよい。
【００１３】
本例の撮像チップ接着部１０２は、撮像領域２０２が設けられた面とは反対側の面の略中央の一点が固定プレート１０１に接着される。撮像チップ２０１の中央の一点を接着固定することによって、撮像チップ２０１と他の部材との熱膨張係数の差に起因する撮像チップ２０１の反りを防止することができる。
【００１４】
撮像チップ２０１は、マイクロバンプ２０６を介して、信号処理チップ２０３と電気的に接続する。撮像チップ２０１と信号処理チップ２０３との間をマイクロバンプ２０６によって多点接続することにより、従来のバンプと比較してより多くの信号線（バス）により撮像チップ２０１と信号処理チップ２０３とを接続することができる。したがって、バス幅を広くすることができる。よって、撮像チップ２０１から信号処理チップ２０３へ高い伝送速度を実現することができる。
【００１５】
ＦＰＣ２０４は、バンプ２０７を介して信号処理チップ２０３に電気的に接続する。つまり、ＦＰＣ２０４は、信号処理チップ２０３を介して撮像チップ２０１に電気的に接続する。ＦＰＣ２０４は、信号処理チップ２０３のうち撮像チップ２０１と重ならない領域において、信号処理チップ２０３と部分的に重なって設けられる。ＦＰＣ２０４は、信号処理チップ２０３の電気信号を、枠部材３０１の外にある外部回路へ送るための電気的経路となる。
【００１６】
ＦＰＣ２０４は、撮像チップ２０１が配置される枠部材３０１の内側から枠部材３０１の外側に引き出される。ＦＰＣ２０４の他端は、枠部材３０１の外部において、外部回路と電気的に接続される。また、ＦＰＣ２０４は、固定プレート１０１と枠部材３０１との間において、ＦＰＣ固定部材としてのゴム枠３０４を用いて固定されている。
【００１７】
信号処理チップ２０３は、撮像チップ２０１から出力されるアナログ信号を受信して、当該アナログ信号を処理する信号処理回路を少なくとも含む。例えば、信号処理チップ２０３は、撮像チップ２０１から出力されるアナログ信号を受信してデジタル信号に変換するＡＤ変換器を少なくとも含む。また、信号処理チップ２０３は、ＡＤ変換器に加えて、撮像チップで生成されたアナログ信号を読み出すための読み出し回路、読み出し回路を駆動するためのタイミング制御回路、および読み出した信号のノイズを除去するための除去信号回路等を有してもよい。
【００１８】
枠部材３０１は、撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３を囲って設けられる。枠部材３０１は、固定プレート１０１の上面に設けられ、かつ、固定プレート１０１の上面と垂直な高さ方向において、撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３の上面よりも高い位置まで設けられる。枠部材３０１の材料は、たとえば金属である。また、枠部材３０１の材料は、樹脂であってもよい。
【００１９】
枠部材３０１は、撮像チップ２０１または信号処理チップ２０３の上面よりも高い位置における内壁から、信号処理チップ２０３の上側まで突出した庇部３０２を有する。庇部３０２は、撮像チップ２０１とは重ならないが、信号処理チップ２０３とは一部重なる位置まで突き出して形成される。
【００２０】
庇部３０２は、四角枠の形状を有する。庇部３０２の入射光側に接して、光学ローパスフィルター４０１が載置される。光学ローパスフィルター４０１は、庇部３０２の四角枠の開口を封止する。
【００２１】
枠部材３０１は、ボス３０３を有する。ボス３０３は、枠部材３０１において固定プレート１０１と対向する下面から、固定プレート１０１の方向に突出して形成される。また、固定プレート１０１には、ボス３０３の端部が挿入される凹みを有する。ボス３０３はＦＰＣ２０４を貫通することにより、ＦＰＣ２０４を固定する。なお、ボス３０３は、固定プレート１０１の上面に設けられてもよい。この場合、枠部材３０１の下面に凹みが形成される。
【００２２】
基板固定部材としてのゴム枠３０４は、固定プレート１０１と枠部材３０１との間を封止する。ゴム枠３０４は、枠部材３０１とＦＰＣ２０４との間、およびＦＰＣ２０４と固定プレート１０１との間に設けられており、ＦＰＣ２０４の両面を挟む。なお、ゴム枠３０４は、ゲル状の部材または接着剤であってもよい。
【００２３】
ゴム枠３０４は、枠部材３０１において、ＦＰＣ２０４が通過する位置に設けられている。ゴム枠３０４は、固定プレート１０１と枠部材３０１との間において、ＦＰＣ２０４を挟み込みこんで圧接することにより、ＦＰＣ２０４を枠部材３０１に対して固定する。
【００２４】
ゴム枠３０４は、固定プレート１０１と枠部材３０１との間において二重に設けられている。本例のゴム枠３０４は、ボス３０３に対して撮像チップ２０１の側に設けられた上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６、ならびに、ボス３０３に対して撮像チップ２０１とは反対側に設けられた上部外周固定部材３０７および下部外周固定部材３０８を有する。上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７は、ボス３０３を間に挟んで設けられている。
【００２５】
上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７は、枠部材３０１の溝に設けられている。また、下部内周固定部材３０６および下部外周固定部材３０８は、固定プレート１０１の溝に設けられている。枠部材３０１の溝は、枠部材３０１の一周に渡って配置されている。固定プレート１０１の溝も、枠部材３０１の溝に対応して、固定プレート１０１上において一周に渡って配置されている。
【００２６】
枠部材３０１の溝の深さは、ＦＰＣ２０４が通過する位置とＦＰＣ２０４が通過しない位置とで異なる。ＦＰＣ２０４が通過する位置では、ゴム枠３０４とＦＰＣ２０４などが密着する。一方、ＦＰＣ２０４が通過しない位置では、上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７ならびに下部内周固定部材３０６および下部外周固定部材３０８がそれぞれ密着している。したがって、ＦＰＣ２０４などの厚みに応じて、ＦＰＣ２０４が通過する位置での枠部材３０１の溝の深さは、ＦＰＣ２０４が通過しない位置での溝の深さよりも浅い。
【００２７】
上部内周固定部材３０５は、枠部材３０１とＦＰＣ２０４との間に設けられる。下部内周固定部材３０６は、ＦＰＣ２０４と固定プレート１０１との間に設けられる。上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６は、ボス３０３に対して撮像チップ２０１の側に設けられており、ＦＰＣ２０４を間に挟んで、ＦＰＣ２０４を固定する。上部外周固定部材３０７は、枠部材３０１とＦＰＣ２０４との間に設けられる。下部外周固定部材３０８は、ＦＰＣ２０４と固定プレート１０１との間に設けられる。上部外周固定部材３０７および下部外周固定部材３０８は、ボス３０３に対して撮像チップ２０１とは反対側に設けられており、ＦＰＣ２０４を間に挟んで、ＦＰＣ２０４を固定する。
【００２８】
本例では、各々のゴム枠３０４は、ゴム枠である。ゴム枠３０４がゴム枠である場合には、枠部材３０１を繰り返し着脱することができる。ゴム枠３０４は、固定プレート１０１と枠部材３０１との間を密着できればよい。本例では、非押圧下でのゴム枠３０４の断面形状は円形である。しかし、非押圧下でのゴム枠３０４の断面形状は、楕円または多角形であってもよい。
【００２９】
ＦＰＣ２０４は、ボス３０３およびゴム枠３０４により固定されるので、枠部材３０１の外からＦＰＣ２０４にかかる応力は、枠部材３０１において遮断される。したがって、枠部材３０１より外からＦＰＣ２０４にかかる応力は、信号処理チップ２０３にまで伝わらない。例えば、ＦＰＣ２０４が枠部材３０１の外において引っ張られても、その力はＦＰＣ２０４と信号処理チップ２０３の接続部分まで伝わらない。このため、撮像チップ２０１と信号処理チップ２０３との接続部分を保護できる。
【００３０】
ＦＰＣ２０４は、室温において撓んだ状態で、信号処理チップ２０３およびゴム枠３０４において固定されている。本例のＦＰＣ２０４は、信号処理チップ２０３に接続するバンプ２０７ならびに上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６によりそれぞれ固定されている。ＦＰＣ２０４は、撓んだ状態で、撮像チップ２０１の両側に備えられている。
【００３１】
固定プレート１０１の上面と垂直な方向において、ＦＰＣ２０４が枠部材３０１に固定される位置の高さと、ＦＰＣ２０４が信号処理チップ２０３に固定される位置の高さとは異なる。本例では、バンプ２０７を介してＦＰＣ２０４と信号処理チップ２０３が固定される位置と、上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６によりＦＰＣ２０４と枠部材３０１とが固定される位置との、固定プレート１０１の上面と垂直な方向における高さは異なる。ＦＰＣ２０４を異なる高さで固定することにより、ＦＰＣ２０４は、撓んだ形状で固定される。したがって、熱膨張等により信号処理チップ２０３の位置が変化する場合であっても、信号処理チップ２０３の動きを制約しない。ＦＰＣ２０４は、撮像素子１００の使用温度の使用の範囲内において、撓んだ状態を維持できるように配置されてよい。
【００３２】
光学ローパスフィルター４０１は、撮像チップ２０１の側に突出して設けられた庇部３０２に接して設けられる。本例の光学ローパスフィルター４０１は、入射光側に位相板を有する水晶板である。光学ローパスフィルター４０１は、光学ローパスフィルター４０１を固定する接着部材４０４を介して、庇部３０２と固定される。固定プレート１０１、ゴム枠３０４、枠部材３０１、光学ローパスフィルター４０１を固定する接着部材４０４および光学ローパスフィルター４０１によって密封空間が形成される。
【００３３】
光学ローパスフィルター４０２は、シール部４０５を介して、枠部材３０１の最上部に固定される。本例の光学ローパスフィルター４０２は、入射光側に赤外線カットフィルムを有する水晶板である。本例の光学ローパスフィルター４０２は、その縁部において、圧電素子４０３を有する。圧電素子４０３は、光学ローパスフィルター４０２を振動させて、光学ローパスフィルター４０２の表面に付着したゴミを除去する。圧電素子４０３が発生する振動を抑制しないように、シール部４０５には柔軟性のある材料を用いてよい。
【００３４】
弾性部材としての下部支持部２０８は、ＦＰＣ２０４と固定プレート１０１との間に設けられる。本例の下部支持部２０８は、ＦＰＣ２０４および信号処理チップ２０３が重なる領域と、固定プレート１０１との間に設けられる。なお、本明細書において、支持とは、ある物体の位置変化を許容しつつ、かつその物体を支えることをいう。ただし、支える方向は下側から支えることに限定されない。本例では、下部支持部２０８は、固定プレート１０１上において信号処理チップ２０３およびＦＰＣ２０４を支持する。
【００３５】
下部支持部２０８は、固定プレート１０１の上面と平行な方向および固定プレート１０１の上面と垂直な方向に弾性を有する支持部材である。下部支持部２０８は、弾性の復元力により信号処理チップ２０３を支持する。例えば、下部支持部２０８は、スポンジ状の支持部材である。下部支持部２０８は、弾性を有しているので、信号処理チップ２０３およびＦＰＣ２０４を支持しつつ、かつ、柔軟に変形することができる。下部支持部２０８は、固定プレート１０１の水平方向および垂直方向において、柔軟に変形することができる。したがって、下部支持部２０８は、固定プレート１０１の水平方向および垂直方向において信号処理チップ２０３およびＦＰＣ２０４を可動とする。なお、本明細書において、水平方向とは、固定プレート１０１の上面に平行である方向をいい、垂直方向とは固定プレート１０１の上面に垂直である方向をいう。
【００３６】
弾性部材としての上部支持部２０９は、下部支持部２０８と同様に弾性を有する。上部支持部２０９は、信号処理チップ２０３の上面と庇部３０２との間に設けられている。上部支持部２０９は、弾性の復元力により、信号処理チップ２０３を支持する。
【００３７】
下部支持部２０８および上部支持部２０９の表面には、下部支持部２０８および上部支持部２０９よりも熱伝導率の高い熱導伝部が形成される。例えば、下部支持部２０８はスポンジ状の材料である。当該下部支持部２０８の表面に導伝性シートを設ける。導伝性シートの熱伝導率は、スポンジ状の材料の熱伝導率よりも良いので、熱伝導率は、表面に導伝性シートを巻かない場合と比較して向上する。したがって、導伝性シートを設けた下部支持部２０８および上部支持部２０９は、信号処理チップ２０３が発生した熱を固定プレート１０１および枠部材３０１へ放熱することができる。
【００３８】
撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３は、通電時に発熱して、固定プレート１０１の水平方向に熱膨張する場合がある。この場合、信号処理チップ２０３は、撮像チップ２０１および自身の熱膨張に伴い、固定プレート１０１の水平方向に移動する。
【００３９】
本例では、信号処理チップ２０３は、下部支持部２０８および上部支持部２０９に支持されているので、固定プレート１０１の水平方向に移動することができる。したがって、信号処理チップ２０３は、撮像チップ２０１の熱膨張に応じて位置を変えることができる。それゆえ、撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３が熱膨張した場合であっても、マイクロバンプ２０６を用いた撮像チップ２０１と信号処理チップ２０３との電気的接続の信頼性を確保することができる。
【００４０】
図３は、図２におけるＦＰＣ部分の拡大図である。ａａ部分は、ＦＰＣ２０４が信号処理チップ２０３に固定される部分である。ｂｂ部分は、ＦＰＣ２０４が枠部材３０１における上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６に固定される部分である。ａａ部分とｂｂ部分とは略平行に配置される。さらに、固定プレート１０１に対する垂直方向の高さは、ａａ部分とｂｂ部分とで異なる。当該構成において、ＦＰＣ２０４は撓みを有した状態で固定される。
【００４１】
ＦＰＣ２０４の撓み量は、撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３の熱変形による変位量ならびに信号処理チップ２０３が撮像チップ２０１の変位に追従したことによる変位量の和よりも十分に大きい。なお、撓み量とは、ＦＰＣ２０４の二辺を固定して平面状にした場合の二辺の間の長さと、当該２つの固定点の直線距離との差分のことをいう。
【００４２】
枠部材３０１および固定プレート１０１は、ゴム枠３０４が設けられる位置にゴム枠３０４の断面形状に応じた凹部を有する。本例では、枠部材３０１は、固定プレート１０１と対向する下面に、上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７の断面形状に応じて窪んだ溝を有する。さらに、固定プレート１０１は、枠部材３０１と対向する上面に、下部内周固定部材３０６および下部外周固定部材３０８の断面形状に応じて窪んだ溝を有する。ゴム枠３０４は、各溝に配置されることにより、枠部材３０１および固定プレート１０１に対する相対位置が安定する。したがって、ゴム枠３０４によりＦＰＣ２０４を固定することが容易になる。
【００４３】
枠部材３０１とＦＰＣ２０４との間および固定プレート１０１とＦＰＣ２０４との間には、それぞれ応力緩和部材５０６および応力緩和部材５０８が備えられる。応力緩和部材５０６および応力緩和部材５０８は、枠部材３０１および固定プレート１０１からＦＰＣ２０４への圧縮応力を緩和して、ＦＰＣ２０４内の電気配線が断線することを防ぐ。また、応力緩和部材は、枠部材３０１とＦＰＣ２０４との間およびＦＰＣ２０４と固定プレート１０１との間の少なくともいずれか一方に備えられもてよい。
【００４４】
マイクロバンプ２０６は、撮像チップ２０１の表面に備えられたパッド２１０と信号処理チップ２０３の表面に備えられたパッド２１１とを電気的に接続する。パッド２１０とパッド２１１の間には、アンダーフィル２１２が設けられる。アンダーフィル２１２は、例えば、エポキシ樹脂を主剤とする樹脂である。アンダーフィル２１２は、撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３の間、ならびに、パッド２１０およびパッド２１１の間を物理的に固着する。
【００４５】
撮像チップ２０１と信号処理チップ２０３とがアンダーフィルで固定されていても、ＦＰＣ２０４が引っ張られるような場合に生じた応力が撮像チップ２０１と信号処理チップ２０３との接着部分にかかると、撮像チップ２０１とＦＰＣ２０４との電気的接続および信頼性が低下する。しかし、撮像素子１００によれば、固定プレート１０１と枠部材３０１との間においてゴム枠３０４によりＦＰＣ２０４は固定されているので、ＦＰＣ２０４に生じた応力を遮断することができる。
【００４６】
バンプ２０７は、信号処理チップ２０３表面に備えられたパッド２１３とＦＰＣ２０４を電気的に接続する。バンプ２０７は、例えば、Ａｕバンプである。
【００４７】
図４は、図３におけるＢＢ断面部分の上面を示す図である。ＦＰＣ２０４が枠部材３０１を横切る方向を第一の方向とし、第一の方向に対して垂直であって、固定プレート１０１の表面と平行な方向を第二の方向とする。
【００４８】
ＦＰＣ２０４は、撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３が配置される枠部材３０１の内側から、枠部材３０１の内部を経て、枠部材３０１の外側に引き出される。
【００４９】
ＦＰＣ２０４は、第二の方向に突出する凸部２１４を有している。この凸部２１４は、枠部材３０１内部を通過するＦＰＣ２０４の部分に設けられ、枠部材３０１の第二の方向における凹部３０９とはめ合う。本例では、ＦＰＣ２０４は、第二の方向において対向する辺から各々逆側に突出する一対の凸部２１４を有する。一対の凸部２１４は、第二の方向において枠部材３０１の一対の凹部３０９とはめ合う。ＦＰＣ２０４の凸部２１４は、枠部材３０１の凹部３０９とはめ合うので、枠部材３０１の内部において位置決めが容易になる。また、第二の方向において一対の凸部２１４および一対の凹部３０９がはめ合うので、ＦＰＣ２０４を固定する強度が増す。
【００５０】
ＦＰＣ２０４は、穴部２１５を有している。また、固定プレート１０１および枠部材３０１の何れか一方は、固定プレート１０１および枠部材３０１の何れか他方にはめ合うボス３０３を有している。ボス３０３は、穴部２１５を貫通している。第一の方向において、穴部２１５の長さは、ボス３０３の長さよりも大きい。また、第二の方向においても、穴部２１５の長さは、ボス３０３の長さよりも大きくてよい。つまり、穴部２１５はボス３０３に対して遊びを有する。したがって、ＦＰＣ２０４の位置をボス３０３に対して微調整することができる。
【００５１】
ＦＰＣ２０４の凸部２１４と枠部材３０１の凹部３０９との間には間隙５００が形成される。間隙５００は、ＦＰＣ２０４の一対の凸部２１４と枠部材３０１の一対の凹部３０９との間にそれぞれ設けられている。本例では、間隙５００は、第一の方向と平行である第一方向間隙５０１、ボス３０３に対して撮像チップ２０１側に設けられており第二の方向と平行である第二間隙５０２、およびボス３０３に対して撮像チップ２０１側とは反対側に設けられており第二の方向と平行である第二間隙５０４を含む。
【００５２】
ゴム枠３０４は、ＦＰＣ２０４の凸部２１４と枠部材３０１の凹部３０９との間隙５００であって、第二の方向に平行な方向に形成されている間隙５００を覆う。本例では、ゴム枠３０４のうち上部内周固定部材３０５は、第二の方向と平行である第二間隙５０２を覆う。また、上部外周固定部材３０７は、第二の方向と平行である第二間隙５０４を覆う。同様に、ゴム枠３０４のうち下部内周固定部材３０６は第二の方向と平行である第二間隙５０２を覆い、かつ、下部外周固定部材３０８は第二の方向と平行である第二間隙５０４を覆ってよい。
【００５３】
本例では、第二間隙５０２の幅５０３は、枠部材３０１と固定プレート１０１との間で圧着された時のゴム枠３０４の上部内周固定部材３０５の幅３１５よりも小さい。また、第二間隙５０４の幅５０５は、枠部材３０１と固定プレート１０１との間で圧着された時のゴム枠３０４の上部外周固定部材３０７の幅３１７よりも小さい。
【００５４】
枠部材３０１と固定プレート１０１との間で圧着された時の上部内周固定部材３０５の幅３１５は、第二間隙５０２の幅５０３のうち最も狭い幅よりも大きい。より好ましくは、枠部材３０１と固定プレート１０１との間で圧着された時の上部内周固定部材３０５の幅３１５は、第二間隙５０２の幅５０３のうち最も広い幅よりも大きい。
【００５５】
上述のように、第二間隙５０２および第二間隙５０４は、ゴム枠３０４により封止される。したがって、枠部材３０１の内側に配置されている撮像チップ２０１および信号処理チップ２０３を密封することができる。その際、ゴム枠３０４は、ＦＰＣ２０４を固定する。
【００５６】
応力緩和部材５０６は、ＦＰＣ２０４に接して設けられる。図４では、ＦＰＣ２０４に対して枠部材３０１の側に設けられる応力緩和部材５０６を点線で示す。応力緩和部材５０６は、ボス３０３が貫通する部分に穴部５０７を有する。応力緩和部材５０６の穴部５０７の形状は、ＦＰＣ２０４の穴部２１５の形状と同一であってよい。また、ＦＰＣ２０４に対して、応力緩和部材５０６と反対側に応力緩和部材５０８を設けてもよい。その場合、応力緩和部材５０８も、応力緩和部材５０６の穴部５０７と同様の穴部を有する。
【００５７】
図５は、図３におけるＢ‐Ｂ断面部分の上面を示す図である。断面の位置を特定することが容易になるように、図４とは別途の図面とした。以降、図５におけるＣ‐Ｃ断面図を図６に、Ｄ‐Ｄ断面図を図７に、Ｅ‐Ｅ断面図を図８に、また、Ｆ‐Ｆ断面図を図９にそれぞれ示す。
【００５８】
図６は、図５におけるＣ‐Ｃ部分の断面を示す図である。ただし、上部内周固定部材３０５、上部外周固定部材３０７、応力緩和部材５０６および応力緩和部材５０６の下のＦＰＣ２０４はそれぞれ接触させたままで、枠部材３０１を固定プレート１０１から矢印方向に離した状態を示す図である。
【００５９】
枠部材３０１および固定プレート１０１は、ＦＰＣ２０４が通過する位置に応力緩和部材５０６および応力緩和部材５０８の厚みに応じた凹部３１８および凹部３１９をそれぞれ有する。枠部材３０１の凹部３１８において、上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７は、応力緩和部材５０６に密着する。また、固定プレート１０１の凹部３１９において、下部内周固定部材３０６および下部外周固定部材３０８は、応力緩和部材５０８に密着する。
【００６０】
固定プレート１０１と枠部材３０１とが圧着されている状態では、上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７は、ＦＰＣ２０４および応力緩和部材５０６の形状に応じて変形する。それゆえ、上部内周固定部材３０５および上部外周固定部材３０７は、ＦＰＣ２０４および応力緩和部材５０６に密着することができる。
【００６１】
本例では、枠部材３０１は、固定プレート１０１にはめ合うボス３０３を有している。ボス３０３は、ＦＰＣ２０４の穴部２１５、応力緩和部材５０６の穴部５０７、および応力緩和部材５０８の穴部５０９を貫通している。穴部２１５、穴部５０７および穴部５０９の断面積は、ボス３０３の断面積よりも大きい。
【００６２】
図７は、図５におけるＤ‐Ｄ部分の断面を示す図である。なお、Ｄ−Ｄ部分断面は、枠部材３０１の外側から内側を見た断面図である。また、当該断面図は、枠部材３０１、上部内周固定部材３０５、応力緩和部材５０６およびＦＰＣ２０４は接触させたままで、枠部材３０１を固定プレート１０１から矢印方向に離した状態を示す断面図である。
【００６３】
図８は、図５におけるＥ‐Ｅ部分の断面を示す図である。なお、当該断面図は、枠部材３０１の内側から外側を見た断面図である。また、当該断面図は、上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６を間に挟んで、固定プレート１０１と枠部材３０１とを密着させた状態を示す断面図である。
【００６４】
上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６は、ＦＰＣ２０４を間に挟んで、ＦＰＣ２０４を密着固定する。また、上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６は、ＦＰＣ２０４を密着固定していない領域において、互いに密着している。したがって、上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６は、ＦＰＣ２０４を固定して、かつ、固定プレート１０１と枠部材３０１との間の隙間をなくす。
【００６５】
図９は、図５におけるＦ‐Ｆ部分の断面を示す図である。なお、当該断面図は、上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６を間に挟んで、固定プレート１０１と枠部材３０１とを密着させた状態を示す断面図である。なお、固定プレート１０１と枠部材３０１とを密着時において、ゴム枠３０４は、枠部材３０１とＦＰＣ２０４との間隙５００（特に、第二間隙５０２および第二間隙５０４）がある部分および当該間隙が無い部分において形状が異なる。第二間隙５０２および第二間隙５０４に対応したＦＰＣ固定部材の形状を図面手前に、当該間隙が無い部分に対応したＦＰＣ固定部材の形状を図面奥にそれぞれ示す。
【００６６】
図面手前に見える上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６の一部分は、応力緩和部材５０６および応力緩和部材５０８にそれぞれ密着する。加えて、図面手前に見える上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６の他の部分は、互いに密着する。したがって、図面手前に見える上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６により、枠部材３０１とＦＰＣ２０４との内側の間隙およびＦＰＣ２０４と固定プレート１０１との内側の間隙はそれぞれ塞がれる。
【００６７】
図面奥に見える上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６一部分は、応力緩和部材５０６および応力緩和部材５０８にそれぞれ密着する。加えて、図面奥に見える上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６の他の部分は、ＦＰＣ２０４に密着する。当該図面奥の様子は、図６のＣ−Ｃ断面と同じ状況となる。なお、図面奥に見える上部外周固定部材３０７および下部外周固定部材３０８についても同様である。
【００６８】
ＦＰＣ２０４はゴム枠３０４により密着固定されるので、ＦＰＣ２０４にかかる応力は、固定プレート１０１および枠部材３０１の間において密着固定される。したがって、枠部材３０１の外部からＦＰＣ２０４にかかる応力は、固定プレート１０１および枠部材３０１の間において遮断される。加えて、固定プレート１０１および枠部材３０１の間において、枠部材３０１の外部からのゴミ等の侵入も遮断される。
【００６９】
図１０は、第２の実施形態における撮像素子１１０の断面を示す図である。当該断面において、撮像素子１１０は、支持部材としての固定プレート１０１上に載置される。撮像素子１１０は、撮像チップ２０１、基板としてのＦＰＣ２０４、枠部材３０１、光学ローパスフィルター４０１、および４０２光学ローパスフィルター４０２を備える。以下、第１の実施形態と異なる点について述べる。
【００７０】
本例では、撮像チップ２１６は、画素が形成されている撮像領域２１７を有する。また、撮像チップ２１６は、撮像領域２１７に隣接して信号処理回路２１８を有する。すなわち、撮像チップ２１６には、撮像領域２１７および信号処理回路２１８が一体形成されている。信号処理回路２１８は、第１の施形態における信号処理チップ２０３と同様の処理を行う。
【００７１】
ＦＰＣ２０４は、撮像領域２１７が設けられていない領域に設けられている。つまり、ＦＰＣ２０４は、撮像チップ２０１において撮像領域２１７が設けられていない領域であって、撮像チップ信号処理回路２１８が形成されている領域に接して設けられる。ＦＰＣ２０４は、バンプ２０７を介して撮像チップ信号処理回路２１８に電気的に接続される。
【００７２】
ｃｃ部分は、撮像チップ２１６とＦＰＣ２０４との第一重なり部分である。ｄｄ部分は、ＦＰＣ２０４と枠部材における上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６との第二重なり部分である。ここで、ｃｃ部分とｄｄ部分とは、略平行である。さらに、固定プレート１０１に対する垂直方向の高さは、ｃｃ部分とｄｄ部分とで異なる。当該構成において、ＦＰＣ２０４は撓みを有した状態で固定される。
【００７３】
ＦＰＣ２０４はゴム枠３０４により密着固定されるので、ＦＰＣ２０４にかかる応力は、固定プレート１０１および枠部材３０１の間において密着固定される。したがって、枠部材３０１の外部からＦＰＣ２０４にかかる応力は、固定プレート１０１および枠部材３０１の間において遮断される。加えて、固定プレート１０１および枠部材３０１の間において、枠部材３０１の外部からのゴミ等の侵入も遮断される。
【００７４】
図１１は、第３の施形態における撮像素子１２０の断面を示す図である。当該断面において、撮像素子１２０は、支持部材としての固定プレート１０４の表面に撮像チップ２０１、信号処理チップ２０３、基板としてのＦＰＣ２０４、下部支持部２０８、上部支持部２０９、枠部材３０１、光学ローパスフィルター４０１、および光学ローパスフィルター４０２を備える。以下、第１の実施形態と異なる点について述べる。
【００７５】
撮像素子１２０は、撮像チップ２０１近傍において支持突起１０５を有する固定プレート１０４上に載置される。信号処理チップ２０３は、撮像領域２０２以外の領域において撮像チップ２０１と部分的に重ねられて配置される。ただし、本例の信号処理チップ２０３の端部は、撮像チップ２０１の固定プレート１０４と向き合う面に部分的に重ねられている。
【００７６】
信号処理チップ２０３はマイクロバンプ２０６を介して撮像チップ２０１と電気的に接続して、バンプ２０７を介してＦＰＣ２０４と電気的に接続する点は第１の実施例と同じである。ただし、本例では、信号処理チップ２０３は、撮像チップ２０１よりも固定プレート１０４に近い位置に設けられている。それゆえ、信号処理チップ２０３は、下部支持部２０８に支持されており、一方で、ＦＰＣ２０４は上部支持部２０９に支持されている。
【００７７】
信号処理チップ２０３の撮像チップ２０１およびＦＰＣ２０４に対する電気的接続関係は第１実施例と同じであるが、信号処理チップ２０３の撮像チップ２０１およびＦＰＣ２０４に対する位置関係は第１の実施例と異なる。本例では、信号処理チップ２０３は、撮像チップ２０１の撮像領域２０２が設けられた面とは反対側の面と電気的に接続する。また、信号処理チップ２０３は、信号処理チップ２０３と固定プレート１０４との間に設けられた弾性部材としての下部支持部２０８と接する。また、弾性部材としての上部支持部２０９は、ＦＰＣ２０４および庇部３０２の間に設けられる。なお、ＦＰＣ２０４は撓みを有した状態で固定される点は同じである。本例では、ＦＰＣ２０４と信号処理チップ２０３との第一重なり部分、ならびに、ＦＰＣ２０４と上部内周固定部材３０５および下部内周固定部材３０６との第二重なり部分は、略平行であり、かつ、固定プレート１０４に対する垂直方向の高さは異なる。当該構成において、ＦＰＣ２０４は撓みを有した状たで固定される。
【００７８】
図１２は、第４の実施形態における撮像素子１００を備える一眼レフカメラ６００の断面図である。一眼レフカメラ６００は、レンズユニット７００およびカメラボディ８００を備える。カメラボディ８００には、レンズユニット７００が装着される。レンズユニット７００は、その鏡筒内に、光軸１０３に沿って配列された光学系を備え、入射する被写体光束をカメラボディ８００の撮像素子１００へ導く。
【００７９】
カメラボディ８００は、レンズマウント７５０に結合されるボディマウント８６０の後方にメインミラー８７２およびサブミラー８７４を備える。メインミラー８７２は、レンズユニット７００から入射した被写体光束に斜設される斜設位置と、被写体光束から退避する退避位置との間で回動可能に軸支される。サブミラー８７４は、メインミラー８７２に対して回動可能に軸支される。
【００８０】
メインミラー８７２が斜設位置にある場合、レンズユニット７００を通じて入射した被写体光束の多くはメインミラー８７２に反射されてピント板８５２に導かれる。ピント板８５２は、撮像チップ２０１の受光面と共役な位置に配されて、レンズユニット７００の光学系が形成した被写体像を可視化する。ピント板８５２に形成された被写体像は、ペンタプリズム８５４およびファインダ光学系８５６を通じてファインダ８５０から観察される。斜設位置にあるメインミラー８７２に入射した被写体光束の一部は、メインミラー８７２のハーフミラー領域を透過しサブミラー８７４に入射する。サブミラー８７４は、ハーフミラー領域から入射した光束の一部を、合焦光学系８８０に向かって反射する。合焦光学系８８０は、入射光束の一部を焦点検出センサ８８２に導く。
【００８１】
ピント板８５２、ペンタプリズム８５４、メインミラー８７２、サブミラー８７４は、構造体としてのミラーボックス８７０に支持される。ミラーボックス８７０は、撮像素子１００に取り付けられる。メインミラー８７２およびサブミラー８７４が退避位置に退避し、シャッタユニット８４０の先幕および後幕が開状態となれば、レンズユニット７００を透過する被写体光束は、撮像チップ２０１の受光面に到達する。
【００８２】
撮像素子１００の後方には、ボディ基板８２０および背面表示部８３４が順次配置される。液晶パネル等が採用される背面表示部８３４は、カメラボディ８００の背面に現れる。ボディ基板８２０には、ＣＰＵ８２２、画像処理ＡＳＩＣ８２４等の電子回路が実装される。撮像チップ２０１の出力は、フレキシブル基板を介して画像処理ＡＳＩＣ８２４へ引き渡される。
【００８３】
上述の実施形態においては、撮像装置として一眼レフカメラ６００を例に説明したが、カメラボディ８００を撮像装置と捉えても良い。また、撮像装置は、ミラーユニットを備えるレンズ交換式カメラに限らず、ミラーユニットを持たないレンズ交換式カメラ、ミラーユニットの有無に関わらずレンズ一体式カメラであっても良い。
【００８４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００８５】
１００  撮像素子、１０１  固定プレート、１０２  撮像チップ接着部、１０３  光軸、１０４  固定プレート、１０５  支持突起、１１０  撮像素子、１２０  撮像素子、２０１  撮像チップ、２０２  撮像領域、２０３  信号処理チップ、２０４  ＦＰＣ、２０５  マイクロレンズ、２０６  マイクロバンプ、２０７  バンプ、２０８  下部支持部、２０９  上部支持部、２１０  パッド、２１１  パッド、２１２  アンダーフィル、２１３  パッド、２１４  凸部、２１５  穴部、２１６  撮像チップ、２１７  撮像領域、２１８  信号処理回路、３０１  枠部材、３０２  庇部、３０３  ボス、３０４  ゴム枠、３０５  上部内周固定部材、３０６  下部内周固定部材、３０７  上部外周固定部材、３０８  下部外周固定部材、３０９  凹部、３１５  幅、３１７  幅、３１８  凹部、３１９  凹部、４０１  光学ローパスフィルター、４０２  光学ローパスフィルター、４０３  圧電素子、４０４  接着部材、４０５  シール部、５００  間隙、５０１  第一方向間隙、５０２  第二間隙、５０３  幅、５０４  第二間隙、５０５  幅、５０６  応力緩和部材、５０７  穴部、５０８  応力緩和部材、５０９  穴部、６００  一眼レフカメラ、７００  レンズユニット、７５０  レンズマウント、８００  カメラボディ、８２０  ボディ基板、８２２  ＣＰＵ、８２４  画像処理ＡＳＩＣ、８３４  背面表示部、８４０  シャッタユニット、８５０  ファインダ、８５２  ピント板、８５４  ペンタプリズム、８５６  ファインダ光学系、８６０  ボディマウント、８７０  ミラーボックス、８７２  メインミラー、８７４  サブミラー、８８０  合焦光学系、８８２  焦点検出センサ
【図１】
2014229683.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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