(57)【要約】【課題】  撮像モジュールの小型化を図り、信頼性の高い製品として提供する。【解決手段】  光学レンズ２０を支持する鏡筒２３と、光学レンズによる像を受光する撮像素子２６と、制御用の半導体素子２７とを備えた撮像モジュールであって、リードフレーム１６に前記撮像素子２６が搭載され、リードフレームの前記撮像素子が搭載された片面側が前記撮像素子２６の受光面に入光可能に樹脂成形されて、撮像モジュールの本体となる樹脂成形部４０が設けられ、該樹脂成形部４０に、前記光学レンズ２０を支持する鏡筒２３が、前記撮像素子２６の受光面に結像する配置に固定して取り付けられている。【選択図】          図１
2006005612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを支持する鏡筒と、光学レンズによる像を受光する撮像素子とを備えた撮像モジュールであって、
リードフレームに前記撮像素子が搭載され、リードフレームの前記撮像素子が搭載された片面側が前記撮像素子の受光面に入光可能に樹脂成形されて、撮像モジュールの本体となる樹脂成形部が設けられ、
該樹脂成形部に、前記光学レンズを支持する鏡筒が、前記撮像素子の受光面に結像する配置に固定して取り付けられていることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
前記撮像素子は、受光面を赤外線フィルターに対向させて赤外線フィルターにフリップチップボンディングにより接合されるとともに、前記撮像素子の受光面を外部から封止した状態に赤外線フィルターに封着された組立体を構成し、
前記赤外線フィルターの光入射面を樹脂成形部の外面に露出して、前記組立体が樹脂成形部に封止されて搭載されていることを特徴とする請求項１記載の撮像モジュール。
【請求項３】
前記赤外線フィルターの前記撮像素子を搭載する搭載面に、撮像素子がフリップチップボンディングされるパッド部と、該パッド部から赤外線フィルターの外縁側にライン状に延出するライン電極とからなる電極が設けられ、
前記リードフレームと前記ライン電極との間でワイヤボンディングされていることを特徴とする請求項２記載の撮像モジュール。
【請求項４】
制御用の半導体素子が、前記リードフレームの前記撮像素子が搭載されている位置とは別の平面位置に、樹脂成形部に封止されて搭載されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の撮像モジュール。
【請求項５】
外部接続用の基板として、前記樹脂成形部に封止されたリードフレームにフレキシブル基板が接続され、
前記リードフレームの露出面に形成されたスタッドバンプを介して、前記リードフレームと前記フレキシブル基板に設けられた配線パターンとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の撮像モジュール。
【請求項６】
光学レンズを支持する鏡筒と、光学レンズによる像を受光する撮像素子とを備えた撮像モジュールであって、
外部接続用の基板を挟んで前記光学レンズを支持する鏡筒と、前記撮像素子を樹脂封止した樹脂成形部とが対向して配置され、
前記基板に、前記光学レンズからの出射光を前記撮像素子に導く貫通孔が形成されていることを特徴とする撮像モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像モジュールに関し、より詳細には撮像装置に使用される固体撮像素子を搭載した撮像モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は固体撮像素子を搭載した撮像モジュールの従来の構成を示す断面図である。この撮像モジュールは、基板１０上に光学レンズ２０を装着した鏡筒２２を装着し、鏡筒２２内に赤外線フィルター２４と、撮像素子２６および半導体素子２８を配置したものである。鏡筒２２内には撮像素子２６とロジック回路等を構成する半導体素子２８とを基板１０上で積み重ねるようにして搭載し、撮像素子２６および半導体素子２８と基板１０とはワイヤボンディングによって接続されている。
また、基板１０の鏡筒２２が取り付けられた面とは反対面に、フレキシブル基板３０を接続するランド１４が形成され、基板１０とフレキシブル基板３０とははんだ１６を介して接続されている。
【特許文献１】特開２０００−１２５２１２号公報
【特許文献２】特開２００１−１２８０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固体撮像素子を備えた撮像モジュールは、電子装置に組み込まれて使用されるが、電子装置の小型化とともにこれらの撮像モジュールについても一層の小型化が求められている。しかしながら、従来の撮像モジュールは鏡筒２２内に光学レンズ２０と撮像素子２６を収納する構成を基本構成とするものであり、光学レンズ２０と撮像素子２６とは光学的条件から一定距離離間させる必要があり、基板１０上に撮像素子２６を配置する構成とした場合は、基板１０の表面上から鏡筒２２が大きく突出する形態となることが避けられない。
また、基板１０自体もパッケージを小型化するために配線層を複数層として積層した構成となることから、基板１０が厚くなり、結果として、撮像モジュールの全厚が厚くなり、撮像モジュールの小型化が阻害されるという問題がある。
【０００４】
また、従来の撮像モジュールでは、図５に示すように、撮像素子２６を赤外線フィルター２４に対向させて配置し、赤外線フィルター２４から撮像素子２６を離間させた配置としていることから、組立工程の際に撮像素子２６の受光面に埃が付着するといったおそれがある。
また、基板１０にはランド１４にはんだ１６を介してフレキシブル基板３０を接続するが、はんだ接合によってフレキシブル基板３０を接続するため、ランド１４を所定間隔で配置する必要があり、配線パターンを高密度配置とすることができず、これによっても製品の小型化が阻害されるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、製品の小型化を好適に図ることができ、信頼性の高い製品として提供することができる撮像モジュールを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、光学レンズを支持する鏡筒と、光学レンズによる像を受光する撮像素子と、制御用の半導体素子とを備えた撮像モジュールであって、リードフレームに前記撮像素子が搭載され、リードフレームの前記撮像素子が搭載された片面側が前記撮像素子の受光面に入光可能に樹脂成形されて、撮像モジュールの本体となる樹脂成形部が設けられ、該樹脂成形部に、前記光学レンズを支持する鏡筒が、前記撮像素子の受光面に結像する配置に固定して取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記撮像素子は、受光面を赤外線フィルターに対向させて赤外線フィルターにフリップチップボンディングにより接合されるとともに、前記撮像素子の受光面を外部から封止した状態に赤外線フィルターに封着された組立体を構成し、前記赤外線フィルターの光入射面を樹脂成形部の外面に露出して、前記組立体が樹脂成形部に封止されて搭載されていることにより、撮像素子の受光面に埃が付着したり、組立工程で撮像素子の受光面が損傷を受けることを防止することができ、組立工程の作業を確実に行うことができるとともに、信頼性の高い撮像モジュールとして提供することが可能になる。
【０００８】
また、前記赤外線フィルターの前記撮像素子を搭載する搭載面に、撮像素子がフリップチップボンディングされるパッド部と、該パッド部から赤外線フィルターの外縁側にライン状に延出するライン電極とからなる電極が設けられ、前記リードフレームと前記ライン電極との間でワイヤボンディングされていることを特徴とする。赤外線フィルターにライン電極を備えた電極を設けることで組立体とリードフレームとの間の電気的接続が容易になる。
また、制御用の半導体素子が、前記リードフレームの前記撮像素子が搭載されている位置とは別の平面位置に、樹脂成形部に封止されて搭載されていることにより、撮像モジュールの厚さを薄くする配置とすることができる。なお、制御用の半導体素子に限らず適宜受動部品（回路部品）をリードフレームに搭載することができる。
【０００９】
また、外部接続用の基板として、前記樹脂成形部に封止されたリードフレームにフレキシブル基板が接続され、前記リードフレームの露出面に形成されたスタッドバンプを介して、前記リードフレームと前記フレキシブル基板に設けられた配線パターンとが電気的に接続されていることを特徴とする。リードフレームにスタッドバンプを形成して、スタッドバンプを介してフレキシブル基板を接続する構成とすることにより、基板に高密度に配線パターンを形成することが可能となり、撮像モジュールの小型化を図ることができる。
【００１０】
また、光学レンズを支持する鏡筒と、光学レンズによる像を受光する撮像素子とを備えた撮像モジュールであって、外部接続用の基板を挟んで前記光学レンズを支持する鏡筒と、前記撮像素子を樹脂封止した樹脂成形部とが対向して配置され、前記基板に、前記光学レンズからの出射光を前記撮像素子に導く貫通孔が形成されていることを特徴とする。基板を挟んで光学レンズを装着した鏡筒と撮像素子とを配置することで、基板の貫通孔を光学系の光路長を確保する目的で利用することができ、これによって撮像モジュールの小型化を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る撮像モジュールによれば、樹脂成形部に撮像素子を埋設するように配置する構成とすることで、樹脂成形部を光学レンズを装着した鏡筒を支持する撮像モジュールの本体として使用しつつ、樹脂成形部の厚さを利用して光学レンズと撮像素子とからなる光学系を構成することによって、鏡筒と撮像素子とを備えた撮像モジュールの全体の厚さを有効に薄くすることができ、撮像モジュールの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る撮像モジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態の撮像モジュールは、鏡筒２３に光学レンズ２０を装着し、光学レンズ２０に対向して配置される赤外線フィルター２４と撮像素子２６については、撮像モジュールの本体を兼ねる樹脂成形部４０に封止して配置されていることを特徴とする。樹脂成形部４０は、赤外線フィルター２４および撮像素子２６と、撮像素子２６に対して平置きされた制御用の半導体素子２７とをリードフレーム１６に搭載した後、これら赤外線フィルター２４および撮像素子２６と、半導体素子２７とを封止して平板状に成形されたものである。樹脂成形部４０は鏡筒２２を支持する支持部としても作用する。
【００１３】
赤外線フィルター２４と撮像素子２６とは、撮像素子２６の受光面を赤外線フィルター２４に対向させて赤外線フィルター２４に撮像素子２６をフリップチップボンディングすることにより一体に組み合わせて形成され、赤外線フィルター２４の外面が樹脂成形部４０の外面と面一に、赤外線フィルター２４の外面が露出して樹脂成形部４０に封止されている。光学レンズ２０を支持する鏡筒２３は、赤外線フィルター２４を通過した光が撮像素子２６の受光面に入射するように樹脂成形部４０に接着固定されている。
【００１４】
本実施形態の撮像モジュールは、樹脂成形部４０に一体に封止されているリードフレーム１６に外部接続用のフレキシブル基板３０を接続して形成されている。フレキシブル基板３０とリードフレーム１６との接続は、フレキシブル基板３０とリードフレーム１６とを熱圧着することにより、リードフレーム１６の露出面に形成されたスタッドバンプ１７とフレキシブル基板３０に設けられた内層の配線パターン３２とを電気的に接続することによってなされる。リードフレーム１６は一方の面を樹脂成形部４０の外面と面一に露出するように樹脂封止され、スタッドバンプ１７はリードフレーム１６の露出面上にバンプ状に突出して形成されている。フレキシブル基板３０を樹脂成形部４０に熱圧着することにより、フレキシブル基板３０に形成されている配線パターン３２のランドにスタッドバンプ１７が押接され、リードフレーム１６と配線パターン３２とが電気的に導通した状態となる。
【００１５】
こうして、本実施形態の撮像モジュールは、樹脂成形部４０に赤外線フィルター２４と撮像素子２６を埋設させるようにして配置し、樹脂成形部４０に光学レンズ２０を装着した鏡筒２２を取り付けることにより、従来のように基板１０上に各部品を取り付ける構成とせず、樹脂成形部４０の厚さを利用して赤外線フィルター２４と撮像素子２６を配置したことによって、光学レンズ２０と撮像素子２６との離間間隔を一定に維持した設計で、撮像モジュールの全厚を略最小限の厚さにすることが可能となる。
また、フレキシブル基板３０を、樹脂成形部４０の鏡筒２２を取り付けた面と同じ面側に接続し、鏡筒２２の突出高さ内にフレキシブル基板３０の厚さが抑えられることから、撮像モジュールの全体の厚さをさらに有効に薄くすることが可能になる。
【００１６】
図２、３は、本実施形態の撮像モジュールの製造方法を示す。
図２(a)は、赤外線フィルター２４の表面に、めっきあるいは蒸着法等により、撮像素子２６をフリップチップ接続するためのアルミニウム電極２５を、撮像素子２６に設けられているバンプ２６ａと同一の平面配置に設けた状態を示す。アルミニウム電極２５は、撮像素子２６のバンプ２６ａと接合されるパッド部２５ａとパッド部２５ａから赤外線フィルター２４の外縁部まで線状に延出するライン電極２５ｂとからなる。
【００１７】
図２(b)は、赤外線フィルター２４に撮像素子２６を搭載した状態の平面配置、図２(c)は断面図を示す。図２(b)、(c)に示すように、撮像素子２６はバンプ２６ａとアルミニウム電極２５のパッド部２５ａとを位置合わせし、フリップチップボンディングによって赤外線フィルター２４に搭載する。
撮像素子２６をフリップチップボンディングする際には、撮像素子２６の電極あるいはアルミニウム電極２５のパッド部２５ａにはんだバンプを形成し、相互に位置合わせして接合すればよい。撮像素子２６を赤外線フィルター２４に接合した後、撮像素子２６の外周側面に沿って樹脂封止するか、あるいは、撮像素子２６を赤外線フィルター２４にフリップチップボンディングする際に、撮像素子２６の受光面の周囲に封止用の樹脂２６ｂを塗布しておいて撮像素子２６の受光面を封止する。
【００１８】
このように、赤外線フィルター２４に撮像素子２６を封着するようにして接合することにより、撮像素子２６の受光面が外部に露出せず、撮像素子２６の受光面が保護された状態になるから、樹脂封止工程やアセンブリ工程で撮像素子２６を取り扱う際に、撮像素子２６の受光面に埃が付着したり損傷したりすることを防止することができ、撮像モジュールの組み立て作業を容易に行うことができるとともに、撮像モジュールの信頼性を向上させることが可能となる。
【００１９】
図３は、上述した赤外線フィルター２４と撮像素子２６との組立体２６０をリードフレーム１６に搭載し、撮像モジュールを組み立てるまでの工程を示す。
図３(a)は、治具上に載置したリードフレーム１６に赤外線フィルター２４と撮像素子２６との組立体２６０と、制御用の半導体素子２７を搭載し、各々ワイヤボンディングによってリードフレーム１６と電気的に接続した状態を示す。赤外線フィルター２４に設けたアルミニウム電極２５には、赤外線フィルター２４の表面の外縁に向けてライン電極２５ｂが設けられているから、このアルミニウム電極２５のライン電極２５ｂにワイヤ１５をボンディングすることによって簡単にワイヤボンディングすることができる。
制御用の半導体素子２７は赤外線フィルター２４と撮像素子２６とは別の平面位置に配置される。リードフレーム１６に他の回路部品を搭載する場合は、この状態でリードフレーム１６に搭載する。
【００２０】
図３(b)は、リードフレーム１６の赤外線フィルター２４と撮像素子２６との組立体２６０を搭載した一方の面側を樹脂成形金型を用いて樹脂成形し、樹脂成形部４０によってこれらの各部品を封止した状態を示す。
樹脂成形に際しては、リードフレーム１６の外面と赤外線フィルター２４の光入射面が樹脂成形部４０の樹脂成形面と面一となるように成形し、リードフレーム１６の外面と赤外線フィルター２４の外面が露出するように成形する。樹脂成形部４０を所定の厚さに成形することによって、樹脂成形部４０は所定の保形性を有することができる。
【００２１】
なお、リードフレーム１６は赤外線フィルター２４に設けたアルミニウム電極２５と電気的接続をとるためのリード、および半導体素子２７と電気的に接続するためのリードが設けられたものであり、一般的なリードフレームと同様にこれらのリードパターンが繰り返しパターンとしてリードフレームに複数個設けられて提供される。
したがって、リードフレームに赤外線フィルター２４や撮像素子２６、半導体素子２７等を搭載して樹脂成形した後、個別のモジュール単位に切断して個片化する。
【００２２】
図３(c)は、個片化したモジュール部品のリードフレーム１６の露出面に金からなるスタッドバンプ１７を形成した状態を示す。スタッドバンプ１７は金ワイヤを用いたボンディング方法を利用してリードフレーム１６上にバンプ状に形成することができる。
本実施形態のように、リードフレーム１６にスタッドバンプ１７を形成し、スタッドバンプ１７を介してフレキシブル基板３０の配線パターン３２とリードフレーム１６とを電気的に接続する形態とする方法によれば、フレキシブル基板３０に高密度に接続用のランドを形成することが可能となり、より高密度でコンパクトな接続が可能になる。
【００２３】
図３(d)は、樹脂成形部４０から露出するリードフレーム１６と位置合わせしてフレキシブル基板３０を接合した状態を示す。リードフレーム１６とフレキシブル基板３０とは熱硬化性樹脂３１を用いて熱圧着することにより接合することができる。これにより、リードフレーム１６とフレキシブル基板３０の内層に設けられた配線パターン３２とがスタッドバンプ１７を介して電気的に接続される。
【００２４】
図３(e)は、鏡筒２３に光学レンズ２０を装着したレンズユニット２００を、フレキシブル基板３０を接合した樹脂成形部４０に取り付けて撮像モジュールを組み立てた状態を示す。レンズユニット２００は上部に開口部２３ａが形成された筒体状に形成された鏡筒２３に光学レンズ２０を装着したものであり、樹脂成形部４０に封止されている赤外線フィルター２４に光学レンズ２０を対向させるように位置合わせして接着剤２９により樹脂成形部４０に接着して固定される。
【００２５】
こうして、図１に示す撮像モジュールを得ることができる。本実施形態の撮像モジュールの製造方法によれば、リードフレーム１６に赤外線フィルター２４と撮像素子２６および半導体素子２７を搭載し、樹脂成形によって撮像モジュールの本体を形成することができ、従来のリードフレームを用いた半導体装置の製造方法をそのまま利用して製造することができるという利点がある。
また、樹脂成形部４０に赤外線フィルター２４と撮像素子２６を組み込んだ構成とすることで、撮像モジュールの全体の厚さを薄くできるとともに、スタッドバンプ１７を利用してフレキシブル基板３０をリードフレーム１６に接続する構成とすることで、高密度配線を可能にするとともに製品の小型化を好適に図ることが可能となる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係る撮像モジュールの他の実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態の撮像モジュールは、基板５０を挟んで光学レンズ２０を支持する鏡筒２３と、撮像素子２６を樹脂封止した樹脂成形部４０１とを対向させて配置し、基板５０に光学レンズ２０からの出射光を撮像素子２６に導くための貫通孔５２を形成したことを特徴とする。
【００２７】
本実施形態では、赤外線フィルター２４を基板５０の鏡筒２３を取り付けた一方の面に配置し、赤外線フィルター２４を鏡筒２２内に配置している。
また、基板５０の他方の面側では、リードフレーム１６１に第２のフィルター２４１と撮像素子２６と半導体素子２７１をこの順に積み重ね、第２のフィルター２４１と撮像素子２６とは、撮像素子２６の受光面を第２のフィルター２４１に向けて撮像素子２６の周縁部を封着した構成としている。
【００２８】
撮像素子２６とリードフレーム１６１との電気的接続、および半導体素子２７１とリードフレーム１６１との電気的接続はワイヤボンディングによる。第２のフィルター２４１の周縁部にアルミニウム電極２５を設け、アルミニウム電極２５と撮像素子２６のバンプとをフリップチップボンディングにより接続し、アルミニウム電極とリードフレーム１６１との間をワイヤボンディングする構成は上述した実施形態と同様である。半導体素子２７１とリードフレーム１６１との間の電気的接続は、半導体素子２７１と第２のフィルター２４１との間をワイヤボンディングし、ボンディングされたアルミニウム電極とリードフレーム１６１との間をワイヤボンディングする２段のワイヤボンディングによっている。
【００２９】
リードフレーム１６１は、第２のフィルター２４１と撮像素子２６と半導体素子２７１が搭載された片面が樹脂封止され、リードフレーム１６１の露出面に設けられたスタッドバンプ１７を介して樹脂成形部４０１を熱圧着することにより、基板５０の配線パターンとリードフレーム１６とが電気的に接続される。第２のフィルター２４１、撮像素子２６等をリードフレーム１６１に搭載し、樹脂成形する方法は上述した実施形態の場合と同様である。
【００３０】
本実施形態の撮像モジュールの場合は、基板５０を光学レンズ２０と撮像素子２６との中間に配置したことにより、基板５０の厚さが撮像光学系の光路長として有効に利用でき、これによって撮像モジュールの全高を効果的に低くすることが可能になる。
なお、本実施形態では、第２のフィルター２４１に撮像素子２６を封着することにより、撮像素子２６を樹脂封止する等の作業を容易にしているが、第２のフィルター２４１を使用せずに、上述した実施形態と同様に赤外線フィルター２４と撮像素子２６とを組み合わせる構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】撮像モジュールの第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】赤外線フィルターに撮像素子を搭載する方法を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態の撮像モジュールを製造する方法を示す説明図である。
【図４】撮像モジュールの第２の実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】撮像モジュールの従来の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  基板
１２  回路部品
１４  ランド
１６、１６１  リードフレーム
１７  スタッドバンプ
２０  光学レンズ
２２、２３  鏡筒
２４  赤外線フィルター
２５  アルミニウム電極
２５ａ  パッド部
２５ｂ  ライン電極
２６  撮像素子
２６ａ  バンプ
２６ｂ  樹脂
２７、２８、２７１  半導体素子
３０  フレキシブル基板
３２  配線パターン
４０、４０１  樹脂成形部
５０  基板
５２  貫通孔
２４１  第２のフィルター
２６０  組立体
【図１】
2006005612.tif 000003
【図２】
2006005612.tif 000004
【図３】
2006005612.tif 000005
【図４】
2006005612.tif 000006
【図５】
2006005612.tif 000007