(57)【要約】  撮像装置１は、対向面１０ＳＢに配設された複数の凸状電極３２を有する撮像素子３０と、第１の主面４０ＳＡに複数の第１の端部電極４２Ａを有し第２の主面４０ＳＢに複数の第２の端部電極４２Ｂを有する配線板４０と、を具備し、配線板４０が対向面３０ＳＢに直立状態に配設されており、複数の凸状電極３２が第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとを含み、第１の凸状電極３２Ａが第１の端部電極４２と接合され、第２の凸状電極３２Ｂが第２の端部電極４２Ｂと接合されており、第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとにより配線板４０が挟持されている。
2016166891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面から入射する光を受光する受光部と、前記受光面と対向している対向面に配設された複数の凸状電極と、を有する撮像素子と、
第１の主面に複数の第１の端部電極を有し第２の主面に複数の第２の端部電極を有する配線板と、を具備する撮像装置であって、
前記配線板が、前記撮像素子の前記対向面に直立状態に配設されており、
前記複数の凸状電極が、第１の凸状電極と第２の凸状電極とを含み、
前記第１の凸状電極が前記第１の端部電極と接合され、前記第２の凸状電極が前記第２の端部電極と接合されており、前記第１の凸状電極と前記第２の凸状電極とにより前記配線板が挟持されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の凸状電極および前記第２の凸状電極が、はんだにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記配線板の端面が前記撮像素子の前記対向面に当接しており、
前記配線板の基材の熱伝導率が、１０Ｗ／（ｍＫ）以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子の前記対向面と前記配線板の端面との間に、熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍＫ）以上の伝熱部材を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記配線板が、前記第１の主面と直交する第３の主面および第４の主面を有する分岐部を含み、断面形状がＬ字形、Ｔ字形、Ｘ字形、コの字形、またはＵ字形であり、
前記分岐部が、前記第３の主面に第３の端部電極を有し、前記第４の主面に第４の端部電極を有し、
前記撮像素子の前記対向面に第３の凸状電極と第４の凸状電極が配設されており、前記第３の凸状電極が前記第３の端部電極と接合され、前記第４の凸状電極が前記第４の端部電極と接合されており、前記第３の凸状電極と前記第４の凸状電極とにより前記分岐部が挟持されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の凸状電極が、前記受光部と接続されていないか、他の凸状電極と同電位のダミー電極を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光面と対向している対向面に凸状電極を有する撮像素子と、前記凸状電極と接合された端部電極を有する配線板と、を具備する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の平面視サイズとほぼ同等の平面視サイズのＣＳＰ（Chip Size Package）型の撮像装置は、小型、特に細径であるため、電子内視鏡の先端部に用いられている。【０００３】
図１に示すように、日本国特開２０００−１９９８６３号公報には、撮像素子１３０と、パターンフィルム１５０と、配線板１４０と、信号ケーブル１６０と、を有する撮像装置１０１が開示されている。撮像素子１３０の受光部１３１が形成された受光面には電極１３２が配設されている。電極１３２は可撓性のパターンフィルム１５０を介して配線板１４０と電気的に接続されている。信号ケーブル１６０は、電子部品１４５が配設された配線板１４０の後方の電極１４６と接合されている。【０００４】
図２に示すように配線板１４０は、垂直向きの基板１４０Ａと、基板１４０Ａに直交する水平向きの基板１４０ＢからなるＴ字形状の多層セラミック板と、からなる。パターンフィルム１５０は垂直向きの基板１４０Ａに接合されボンディングパッド１４１と電気的に接続されている。そして、ボンディングパッド１４１にボンディングパッド１４２が隣接するように、水平向きの基板１４０Ｂが接着されている。ボンディングパッド１４１とボンディングパッド１４２に、またがって半田１４３で結合することにより、基板１４０Ａと基板１４０Ｂとの結合強度を向上することができることが開示されている。【０００５】
撮像素子１３０は、パターンフィルム１５０を介して配線板１４０と接続されている。このため、撮像装置１０１は、撮像素子と配線板とが他部材を介しないで接合されている撮像装置と比べると接合信頼性が高くはなかった。また、撮像素子１３０には基板１４０Ａが接着されているため、基板１４０Ａの厚さの分だけ、撮像装置１０１は長さが長い。また、撮像素子１３０の上側面にはパターンフィルム１５０が配設されているため、撮像装置１０１は、外寸が撮像素子１３０よりも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９９８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、撮像素子と配線板との接合信頼性の高い、小型の撮像装置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】
本発明の実施形態の撮像装置は、受光面から入射する光を受光する受光部と、前記受光面と対向している対向面に配設された複数の凸状電極と、を有する撮像素子と、第１の主面に複数の第１の端部電極を有し第２の主面に複数の第２の端部電極を有する配線板と、を具備する撮像装置であって、前記配線板が、前記撮像素子の前記対向面に直立状態に配設されており、前記複数の凸状電極が、第１の凸状電極と第２の凸状電極とを含み、前記第１の凸状電極が前記第１の端部電極と接合され、前記第２の凸状電極が前記第２の端部電極と接合されており、前記第１の凸状電極と前記第２の凸状電極とにより前記配線板が挟持されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、撮像素子と配線板との接合信頼性の高い、小型の撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の撮像装置の斜視図である。
【図２】従来の撮像装置の配線板の斜視図である。
【図３】実施形態の撮像装置の分解図である。
【図４】実施形態の撮像装置の断面図である。
【図５Ａ】実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための部分断面図である。
【図５Ｂ】実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための部分断面図である。
【図５Ｃ】実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための部分断面図である。
【図６】実施形態の変形例１の撮像装置の、後方から観察したときの模式図である。
【図７】実施形態の変形例２の撮像装置の、後方から観察したときの模式図である。
【図８】実施形態の変形例３の撮像装置の、後方から観察したときの模式図である。
【図９】実施形態の変形例４の撮像装置の、後方から観察したときの模式図である。
【図１０】実施形態の変形例５の撮像装置の、後方から観察したときの模式図である。
【図１１】実施形態の変形例６の撮像装置の、後方から観察したときの模式図である。
【図１２】実施形態の変形例７の撮像装置の部分断面図である。
【図１３】実施形態の変形例８の撮像装置の部分断面図である。
【図１４】実施形態の変形例９の撮像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態＞
図３および図４に示すように、本発明の実施形態の撮像装置１は、基本構成要素として、撮像素子３０と配線板４０とを具備する。なお、以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率および相対角度などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１２】
シリコン等の半導体からなる撮像素子３０は、受光面３０ＳＡから入射する光を受光する受光部３１と、受光面３０ＳＡと対向している対向面３０ＳＢに配設された、受光部３１と接続されている複数の凸状電極３２を有する。なお、配線等（不図示）が配設されている凸状電極３２の周囲は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンまたは樹脂等からなる絶縁/封止薄膜（不図示）により絶縁/封止されている。撮像素子３０は、表面照射型（ＦＳＩ：Front-side Illumination）でもよいし、裏面照射型（ＢＳＩ：Back-side Illumination）でもよい。
【００１３】
複数の凸状電極３２は、第１の凸状電極３２Ａ（３２Ａ１〜３２Ａ３）と第２の３２Ｂ（３２Ｂ１〜３２Ｂ３）と、を含む。なお、以下、同じ機能の複数の構成要素のそれぞれを言うときは符号の末尾の１文字を省略することがある。例えば、第１の凸状電極３２Ａ１〜３２Ａ３のそれぞれを３２Ａといい、凸状電極３２Ａ、３２Ｂのそれぞれを、凸状電極３２という。
【００１４】
撮像装置１では、第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとの離間距離Ｔ３２、例えば、第１の凸状電極３２Ａ１と第２の凸状電極３２Ｂ１との離間距離Ｔ３２は、配線板４０の厚さＴ４０と略同じである。
【００１５】
なお、ＣＳＰ型の撮像素子３０の受光面３０ＳＡには、製造工程で受光部３１を保護するためにカバー部材２０が接着されている。カバー部材２０は、受光部３１の受光を阻害せずに撮像素子３０を保護する。カバー部材２０は、光透過性を有するガラスまたは樹脂等の光透過性部材からなる。
【００１６】
カバー部材２０には更に光学系１０が配設されている。光学系１０は、受光部３１に被写体からの光を集光するレンズ１１と、レンズ１１を保持する枠部材１２とを有する。レンズ１１は、被写体からの光を集光し受光部３１に結像する。なお、光学系１０が有するレンズ１１は単一のレンズであってもよいし、複数のレンズを組み合わせたものであってもよい。また、カバー部材２０が、上面が凸形状で光学系１０のレンズの機能を有していてもよい。
【００１７】
配線板４０は、リジッド配線板またはフレキシブル基板、または、これらの組み合わせからなる。配線板４０は、第１の主面４０ＳＡに複数の第１の端部電極４２Ａ（４２Ａ１〜４２Ａ３）を有し、第２の主面４０ＳＢに複数の第２の端部電極４２Ｂ（４２Ｂ１〜４２Ｂ３）を有する。配線板４０には電子部品４５が表面実装されている。また、後端部には信号ケーブル（不図示）が接合される電極パッド４３が配設されている。
【００１８】
配線板４０は、撮像素子３０の対向面３０ＳＢに側面が当接しており、第１の主面４０ＳＡおよび第２の主面４０ＳＢが対向面３０ＳＢに対して直立状態に配設されている。そして、第１の凸状電極３２Ａが第１の端部電極と４２Ａと接合され、第２の凸状電極３２Ｂが第２の端部電極４２Ｂと接合されており、第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとにより配線板４０が挟持されている。なお、配線板４０の幅Ｗ４０は、撮像素子３０の幅Ｗ３０以下であればよい。
【００１９】
図５Ａに示すように、配線板４０の厚さＴ４０は厳密には、端部電極４２Ａ、４２Ｂを含む厚さである。第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとの離間距離Ｔ３２は、配線板４０の厚さＴ４０と完全に同じである必要はなく、配線板４０を挟持できれば、厚さＴ４０よりも僅かに小さくても良い。例えば、０．９５×Ｔ４０≦Ｔ３２≦Ｔ４０である。
【００２０】
図５Ｂに示すように、第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとにより配線板４０が挟持される。そして、例えば、はんだからなる凸状電極３２が溶解すると、図５Ｃに示すように、凸状電極３２は端部電極４２と接合される。
【００２１】
撮像装置１は、撮像素子３０の凸状電極３２と、配線板４０の端部電極４２とが、直接、接合されている。このため、撮像装置１は接合信頼性が高い。また、撮像素子３０の対向面３０ＳＢに直立するように配線板４０が配設されている。このため、撮像装置１は、電極パッド４３と信号ケーブルとの接合が容易である。さらに、撮像装置１は、従来の撮像素子よりも長さが短い。また、撮像装置１の配線板４０は従来の撮像素子の配線板１４０よりも構成が簡単で製造が容易である。
【００２２】
特に、凸状電極３２の凸部が、はんだからなる場合には、配線板４０を挟持した状態で加熱するだけで、複数の凸状電極３２と複数の端部電極４２とを同時に、かつ、確実に接合することができる。
【００２３】
配線板４０を安定して挟持するためには、凸状電極３２の高さは、電極パッド３３の厚さを含めて、１０μｍ以上であることが好ましく、特に好ましくは２５μｍ以上である。凸状電極３２の高さは製造技術の観点から、例えば２００μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
なお、凸状電極３２の数は、配線板４０を安定して挟持するために、４個以上であることが好ましく、特に好ましくは６個以上である。撮像素子３０の仕様で電気的に必要な凸状電極３２の数が少ない場合には、受光部３１と接続されていないか、または他の凸状電極と同電位のダミー電極を、複数の凸状電極３２が含んでいても良い。この場合、配線板４０にもダミーの端部電極が配設されていることは言うまでも無い。
【００２５】
例えば、撮像素子３０が４端子型の場合、凸状電極を６個とするために、凸状電極３２Ａ１、３２Ｂ１をダミー電極として配設することが好ましい。
【００２６】
＜変形例＞
次に実施形態の変形例の撮像装置について説明する。変形例の撮像装置は実施形態の撮像装置１と類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００２７】
＜変形例１＞
図６に示すように、変形例１の撮像装置１Ａでは、撮像素子３０Ａの複数の凸状電極３２が、凸状電極３２Ａおよび凸状電極３２Ｂとは、異なる形状の複数の凸状電極３２ＡＸ、３２ＢＸを含む。
【００２８】
凸状電極３２の形状は凸状電極３２ＡＸ、３２ＢＸのように、配線板４０の端辺に沿った細長い形状、例えば、かまぼこ形状であってもよい。すなわち、複数の凸状電極３２は、形状の異なる凸状電極を含んでいても良い。なお、配線板４０Ａにも、凸状電極３２ＡＸ、３２ＢＸの形状に合わせた、細長い形状の端部電極が配設されていることは言うまでも無い。
【００２９】
＜変形例２〜変形例６＞
変形例２〜変形例６の撮像装置１Ｂ〜１Ｆでは、配線板が、第１の主面４０ＳＡと直交する第３の主面４０ＳＣおよび第４の主面４０ＳＤを有する分岐部を含み、断面形状がＬ字形、Ｔ字形、＋字形、コの字形、またはＵ字形であり、分岐部が、第３の主面４０ＳＣに第３の端部電極４２Ｃを有し第４の主面４０ＳＤに第４の端部電極４２Ｄを有し、撮像素子の対向面３０ＳＢに第３の凸状電極３２Ｃと第４の凸状電極３２Ｄが配設されており、第３の凸状電極３２Ｃが第３の端部電極４２Ｃと接合され、第４の凸状電極３２Ｄが第４の端部電極４２Ｄと接合されており、第３の凸状電極４２Ｃと第４の凸状電極４２Ｄとにより分岐部が挟持されている。
【００３０】
例えば、図７に示す変形例２の撮像装置１Ｂでは、配線板４０Ｂは、第１の主面４０ＳＡと直交する、第３の主面４０ＳＣおよび第４の主面４０ＳＤを有する分岐部４０Ｔを含むＴ字形（T  shape）である。そして、第３の凸状電極３２Ｃが第３の端部電極４２Ｃと接合され、第４の凸状電極３２Ｄが第４の端部電極４２Ｄと接合されており、第３の凸状電極３２Ｃと第４の凸状電極３２Ｄとにより分岐部４０Ｔが挟持されている。
【００３１】
図８に示す変形例３の撮像装置１Ｃでは、配線板４０Ｃは、第１の主面４０ＳＡと直交する、第３の主面４０ＳＣおよび第４の主面４０ＳＤを有する分岐部４０Ｌを含むＬ字形（L  shape）である。
【００３２】
なお、図８に示すように、配線板を挟持している複数の凸状電極の離間距離Ｔ３２は配線板４０を挟持していれば、配線板４０の厚さＴ４０とは関係なく配置されていてもよい。すなわち、配線板を挟持している２つの凸状電極は、配線板４０をはさんで、向かい合っていなくともよい。また、図７に示すように、配線板４０をはさんで対峙する相手の無い凸状電極があってもよい。
【００３３】
図９に示す変形例４の撮像装置１Ｄでは、配線板４０Ｄは、第１の主面４０ＳＡと直交する第３の主面４０ＳＣおよび第４の主面４０ＳＤを有する分岐部４０Ｘ１と、第１の主面４０ＳＡと直交する第５の主面４０ＳＥおよび第６の主面４０ＳＦを有する分岐部４０Ｘ２と、を含むＸ字形（X  shape）である。
【００３４】
図１０に示す変形例５の撮像装置１Ｅでは、配線板４０Ｅは、第１の主面４０ＳＡと直交する第３の主面４０ＳＣおよび第４の主面４０ＳＤを有する分岐部４０Ｖ１と、第１の主面４０ＳＡと直交する第５の主面４０ＳＥおよび第６の主面４０ＳＦを有する分岐部４０Ｖ２とを含むコの字形（square-U  shape）である。
【００３５】
図１１に示す変形例６の撮像装置１Ｆでは、配線板４０Ｆは、第１の主面４０ＳＡと直交する、第３の主面４０ＳＣおよび第４の主面４０ＳＤを有する分岐部４０Ｕ１と第１の主面４０ＳＡと直交する、第５の主面４０ＳＥおよび第６の主面４０ＳＦを有する分岐部４０Ｕ２とを含むＵ字形（U  shape）である。
【００３６】
変形例２〜６の撮像装置１Ｂ〜１Ｆは、実施形態の撮像装置１よりも、撮像素子と配線板とが強固に接合されている。
【００３７】
＜変形例７＞
図１２に示すように、変形例７の撮像装置１Ｇは、撮像素子３０の対向面３０ＳＢと配線板４０の端面との間に伝熱部材５０を有する。伝熱部材５０は、熱伝導率が、０．１Ｗ／（ｍＫ）以上、好ましくは、５Ｗ／（ｍＫ）以上の高熱伝導率の粉体を含む樹脂からなる。
【００３８】
当接している対向面３０ＳＢと配線板４０の端面との間に、伝熱部材５０を有する撮像装置１Ｇは、撮像素子３０が発生した熱が、撮像素子３０の対向面３０ＳＢに形成された絶縁/封止薄膜を介して配線板４０に効率的に伝熱される。このため、撮像装置１Ｇは信頼性に優れている。
【００３９】
＜変形例８＞
図１３に示すように、変形８の撮像装置１Ｈは、配線板４０Ｈの基材（コア材）４０Ｍが、熱伝導率が、１０Ｗ／（ｍＫ）以上、好ましくは、２０Ｗ／（ｍＫ）以上の高熱伝導率材料からなる。
【００４０】
例えば、基材４０Ｍは、銅（３９８Ｗ／（ｍＫ））、アルミニウム（２３６Ｗ／（ｍＫ））等の金属、および、アルミナ（２０Ｗ／（ｍＫ））、炭化ケイ素（２００Ｗ／（ｍＫ））、窒化ケイ素（２７Ｗ／（ｍＫ））、窒化アルミニウム（１７０Ｗ／（ｍＫ））等のセラミックスからなる。
【００４１】
配線板４０Ｈは、基材４０Ｍが導体の場合には、ポリイミド等からなる絶縁層４０Ｉを介して端部電極４２等が配設されている。
【００４２】
撮像装置１Ｈは、撮像素子３０が発生した熱を、配線板４０が効率的に伝熱する。このため、撮像装置１Ｈは信頼性に優れている。
【００４３】
＜変形例９＞
図１４に示すように、変形９の撮像装置１Ｉは、配線板４０Ｉの両端部が、それぞれ撮像素子３０の第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂにより挟持されている。それぞれの第１の凸状電極３２Ａと第２の凸状電極３２Ｂとは同じ電極パッド３３に配設されており、同電位である。すなわち、配線板４０Ｉを挟持している第１の主面４０ＳＡの第１の凸状電極３２Ａと第２の主面４０ＳＢの第２の凸状電極３２Ｂとは電気的に接続されていてもよい。
【００４４】
配線板４０Ｉの後方部には信号ケーブル６０が接合されている。撮像装置１Ｉは、可撓性の配線板４０Ｉを湾曲して、その両端部を配線板４０Ｉにより挟持させているため、構成が簡単である。
【００４５】
本発明は、上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ〜１Ｉ・・・撮像装置
１０・・・光学系
２０・・・カバー部材
３０・・・撮像素子
３０ＳＡ・・・受光面
３０ＳＢ・・・対向面
３１・・・受光部
３２・・・凸状電極
４０・・・配線板
４２・・・端部電極
５０・・・伝熱部材
６０・・・信号ケーブル
１０１・・・撮像装置
【図１】
2016166891.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2016166891.tif 000012
【図９】
2016166891.tif 000013
【図１０】
2016166891.tif 000014
【図１１】
2016166891.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
2016166891.tif 000017
【図１４】
2016166891.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月21日(2016.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面から入射する光を受光する受光部と、前記受光面と対向している対向面に配設された複数の凸状電極と、を有する撮像素子と、
第１の主面に複数の第１の端部電極を有し第２の主面に複数の第２の端部電極を有する配線板と、を具備する撮像装置であって、
前記配線板が、前記撮像素子の前記対向面に直立状態に配設されており、
前記複数の凸状電極が、第１の凸状電極と第２の凸状電極とを含み、
前記複数の凸状電極の高さが、１０μｍ以上であり、
前記第１の凸状電極が前記第１の端部電極と接合され、前記第２の凸状電極が前記第２の端部電極と接合されており、前記第１の凸状電極と前記第２の凸状電極とにより前記配線板が挟持されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の凸状電極および前記第２の凸状電極が、はんだにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記配線板の端面が前記撮像素子の前記対向面に当接しており、
前記配線板の基材の熱伝導率が、１０Ｗ／（ｍＫ）以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子の前記対向面と前記配線板の端面との間に、熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍＫ）以上の伝熱部材を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記配線板が、前記第１の主面と直交する第３の主面および第４の主面を有する分岐部を含み、断面形状がＬ字形、Ｔ字形、Ｘ字形、コの字形、またはＵ字形であり、
前記分岐部が、前記第３の主面に第３の端部電極を有し、前記第４の主面に第４の端部電極を有し、
前記撮像素子の前記対向面に第３の凸状電極と第４の凸状電極が配設されており、前記第３の凸状電極が前記第３の端部電極と接合され、前記第４の凸状電極が前記第４の端部電極と接合されており、前記第３の凸状電極と前記第４の凸状電極とにより前記分岐部が挟持されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の凸状電極が、前記受光部と接続されていないか、他の凸状電極と同電位のダミー電極を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【国際調査報告】
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