(57)【要約】      （修正有）【課題】固体撮像素子パッケージからの熱を効率良く放熱させる。【解決手段】固体撮像素子パッケージ２２は、固体撮像素子チップ２９、枠部材３２、カバーガラス３３から構成される。配線基板３４は枠部材３２の下部に固定される。枠部材３２には背面開口４１が、配線基板３４には開口４９が形成されており、チップ基板３０の背面３０ｂが露呈している。固体撮像素子パッケージ２２は、背面開口４１及び開口４９から通して当接面２６ｂを背面３０ｂに当接させ、フレーム２６に固定される。レンズ鏡筒２１の取付面２６ａと当接面２６ｂは略平行に形成されており、固体撮像素子が形成されたチップ基板３０の表面３０ａと撮影レンズ２０の光軸Ｌは略垂直となる。よって、良好な画質を得ることができる。さらに、固体撮像素子チップ２９からの熱は、当接面２６ｂを介してフレーム２６全体に伝導されるので、効率よく放熱が行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子が表面に形成された固体撮像素子チップを収容した固体撮像素子パッケージを保持する保持構造において、
前記固体撮像素子パッケージには前記固体撮像素子チップの背面を露呈させる第１開口が形成されており、
熱伝導性を有し、少なくとも一部が前記第１開口を通して前記背面と当接する保持部材によって、前記固体撮像素子パッケージが保持されることを特徴とする固体撮像素子パッケージの保持構造。
【請求項２】
前記背面側で前記固体撮像素子パッケージに固定され、前記固体撮像素子チップと電気的に接続される電極を有し、前記背面を露呈させる第２開口が形成された配線基板を備え、
前記第２開口を通して前記保持部材を前記背面に当接させ、前記保持部材と前記配線基板とを固定したことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子パッケージの保持構造。
【請求項３】
前記保持部材は、レンズ鏡筒を取り付ける取付面が形成されており、
前記背面に当接させた前記保持部材の当接面と前記取付面とを略平行となるように形成したことを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像素子パッケージの保持構造。
【請求項４】
前記保持部材には、前記当接面及び前記取付面と異なる位置に放熱フィンが設けられたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固体撮像素子パッケージ置の保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子チップを収容した固体撮像素子パッケージの保持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子チップがセラミックス等に収容された固体撮像素子パッケージが組み込まれた電子機器として、デジタルカメラやビデオカメラが普及している。また、パーソナルコンピュータや携帯電話機、電子手帳等などにも、この固体撮像素子パッケージとメモリとを組み込み、撮影機能を付加することも行なわれている。
【０００３】
固体撮像素子パッケージを備えた電子機器で撮像を行うと、固体撮像素子チップや固体撮像素子チップの駆動回路等の温度が上昇する。これは、固体撮像素子チップに設けられた多数の受光素子に蓄積された電荷を転送路で転送する際に起こる発熱が原因であり、撮像時間に比例して温度の上昇が大きくなる。そのため、特許文献１では、中空樹脂パッケージに搭載された半導体素子の下面に絶縁層を介して放熱部材が設けられており、この放熱部材の下面を中空樹脂パッケージから露呈させることで、半導体素子からの熱を放熱している。また、特許文献２の半導体装置では、パッケージされたＣＣＤ素子チップが搭載されている搭載ランドが、ベースフレームに形成された窓を通して露呈されており、ＣＣＤ素子チップからの熱は搭載ランドを介して窓から放熱している。
【特許文献１】特開２０００−１５８２２６号
【特許文献２】特開２０００−２２３６０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、固体撮像素子の高画素化が進んでおり、この高画素化に伴って固体撮像素子に蓄積された電荷の読み出しも高速で行われるので、固体撮像素子チップからの発熱量も大きい。そのため、特許文献１のように中空樹脂パッケージから放熱部材を露呈させた部分だけでは、固体撮像素子チップからの熱を十分に放熱することが困難である。また、特許文献２では、フレームベースに形成された矩形の窓部分から放熱しているが、空気の熱伝導率は悪いので、窓部分（開口内）に暖かい空気が停滞してしまうため、十分に放熱を行うには窓部分の空気を対流させるファンを設ける必要がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、固体撮像素子チップからの熱を効率良く放熱する固体撮像素子パッケージの保持構造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】
【０００６】
本発明の固体撮像素子パッケージの保持構造は、複数の受光素子が表面に形成された固体撮像素子チップを収容した固体撮像素子パッケージを保持する保持構造において、前記固体撮像素子パッケージには前記固体撮像素子チップの背面を露呈させる第１開口が形成されており、熱伝導性を有し、少なくとも一部が前記第１開口を通して前記背面と当接する保持部材によって、前記固体撮像素子パッケージが保持されることを特徴とするものである。さらに、前記当接面には放熱用グリスを塗布することや、放熱シートを挟むことが好ましい。
【０００７】
また、前記背面側で前記固体撮像素子パッケージに固定され、前記固体撮像素子チップと電気的に接続される電極を有し、前記背面を露呈させる第２開口が形成された配線基板を備え、前記第２開口を通して前記保持部材を前記背面に当接させ、前記保持部材と前記配線基板とを固定してもよい。また。前記保持部材は、レンズ鏡筒を取り付ける取付面が形成されており、前記背面に当接させた前記保持部材の当接面と前記取付面とを略平行となるように形成することが好ましい。また、前記保持部材には、前記当接面及び前記取付面と異なる位置に放熱フィンが設けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固体撮像素子パッケージには固体撮像素子チップの背面を露呈させる第１開口が形成されており、熱伝導性を有し、少なくとも一部が第１開口を通して背面と当接する保持部材によって、固体撮像素子パッケージが保持されるようにしたので、固体撮像素子チップからの熱が効率良く放熱される。よって、熱により固体撮像素子チップの性能の劣化を防止することができる。
【０００９】
また、背面側で固体撮像素子パッケージに固定され、固体撮像素子チップと電気的に接続される電極を有し、背面を露呈させる第２開口が形成された配線基板を備え、第２開口を通して保持部材を背面に当接させ、保持部材と配線基板とを固定したので、固体撮像素子チップの背面に確実に当接面を当接させ、固体撮像素子パッケージがしっかり固定されるので、さらに放熱効率が良くなる。また、良好な撮影画像が得られる。
【００１０】
また、レンズ鏡筒と取り付ける取付面と当接面とを略平行に形成したので、レンズ鏡筒に保持された撮影レンズの光軸に対して受光素子が垂直となるように固体撮像素子パッケージが保持されるから、撮影によって良好な画質を得ることができる。また、保持部材には放熱フィンが設けられているので、より効率よく放熱を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の固体撮像素子パッケージの保持構造を用いた携帯電話機の構成を示す外観斜視図である。携帯電話機２は、ヒンジ部４により折り畳み自在に連結された受話部５と送話部６と、受話部５内に組み込まれているカメラ部８とから構成されている。受話部５の外面には、撮像レンズ２０（図２参照）を保護する透明な保護板１０と伸縮式のアンテナ１１が設けられている。
【００１２】
受話部５の内面側には、住所録や電話番号などの電話に関する各種情報や、カメラ部８で撮影した画像などが表示される液晶表示（ＬＣＤ）パネルと、受話スピーカーとが組み込まれている。送話部６の内面側には送話マイク１２のほか、送話時のダイヤル操作を行うためのダイヤルボタンや各種設定ボタン、撮影時に操作されるシャッタボタンやズームボタンなどからなる操作部１３が設けられている。送話部６の側面に設けられたカードスロット１５に図示しないメモリーカードを装填したときは、カメラ部８で撮影した画像を画像データとしてメモリーカードに保存することができる。
【００１３】
図２に示すように、カメラ部８は、撮像レンズ２０を保持したレンズ鏡筒２１、固体撮像素子パッケージ２２などから構成される。受話部５の外装カバー２４には、撮影用の開口２５が形成されており、この開口２５には、レンズ鏡筒２１の一方の端部２１ａが外装カバー２４から露呈している。レンズ鏡筒２１の他方の端部２１ｂは、フランジ形状になっており、後述する携帯電話機２の機器本体の一部を構成するフレーム２６（保持部材）の取付面２６ａにネジ２７で固定されている。撮像レンズ２０は、レンズ鏡筒２１に設けられた保持部２８によって保持されており、撮像レンズ２０の前面には保護板１０が設けられている。
【００１４】
図３及び図４にも示すように、固体撮像素子パッケージ２２は、固体撮像素子チップ２９、枠部材３２、カバーガラス３３から構成されている。
【００１５】
固体撮像素子チップ２９は、矩形のチップ基板３０と、このチップ基板３０上に形成された固体撮像素子３１と、複数の電極３７とからなる。この固体撮像素子チップ２９は、
チップ用ウエハ上に多数の固体撮像素子３１及び電極３７を形成し、ウエハを各固体撮像素子３１毎にダイシングして形成される。固体撮像素子３１は、例えば、マトリクス形状に配列された複数の受光素子３１ａとこれら受光素子３１ａに蓄積された電荷を水平及び垂直方向に搬送する電荷結合素子からなるＣＣＤイメージセンサであり、各受光素子３１ａの上にはＲＧＢのカラーフィルムやマイクロレンズなどが積層されている。さらに、電極３７（ボンディングパット）は、チップ基板３０の縁辺付近に形成されており、電極３７はチップ基板３０の内部に形成された配線層（図示省略）を介して固体撮像素子３１と接続されている。この複数の電極３７は、後述する配線基板３４と電気信号の入出力を行う。
【００１６】
枠部材３２は、セラミックで形成されており、前面開口４０及び背面開口４１（第１開口）が連通した枠形状である。枠部材３２の内部には、チップ基板３０の背面３０ｂ（図３参照）の周縁部を接着剤で固着する第１内底面４２が設けられている。さらに、枠部材３２の内面には、第１内底面４２より外側に第２内底面４３が設けられている。第２内底面４３には、外側面３２ａにかけて貫通する複数の貫通穴（図示せず）が形成されている。この貫通穴には、銅合金などからなる導電性を有するリードフレーム４５が貫入されている。リードフレーム４５の一端は、第２内底面４３に配置されて露出しており、枠部材３２の外側面３２ａに突出したリードフレーム４５は、外側面３２ａに沿って下方に折り曲げられており、リードフレーム４５の他端は枠部材３２の下面とほぼ同じ位置となっている。このように、リードフレーム４５は略Ｌ字形状になっている。
【００１７】
図３に示すように、チップ基板３０は、その背面３０ｂの周縁部が第１内底面４２に接着剤で固着される。そして、各リードフレーム４５は、金などの金属細線からなるボンディングワイヤ４７によって結線される。この時、枠部材３２の背面開口４１からは、チップ基板３０の背面３０ｂが露呈している。
【００１８】
カバーガラス３３は、ガラス材で形成された透光性部材である。チップ基板３０の表面に形成された固体撮像素子３１に対向し、かつ前面開口４０を覆うようにカバーガラス３３が枠部材３２の上面に配置されており、カバーガラス３３の周縁部は、枠部材３２の上面に接着材で固着される。よって、枠部材３２の前面開口４０はカバーガラス３３によって塞がれ、背面開口４１はチップ基板３０の背面３０ｂによって塞がれているので、枠部材３２の内部に塵芥や水分が侵入することが防止されている。なお、カバーガラス３３の代わりに、透明な樹脂部材を用いてもよい。
【００１９】
固体撮像素子パッケージ２２の下部には、配線基板３４が固定されている。配線基板３４の中央部には、枠部材３２の背面開口４１と略同形状の開口４９（第２開口）が形成されている。枠部材３２は、背面開口４１と開口４９とを一致させて配線基板３４に固定される。これにより、配線基板３４の下方からは、背面開口４１及び開口４９を介してチップ基板３０の背面３０ｂが露呈している。そして、配線基板３４の表面で、かつ枠部材３２に設けられたリードフレーム４５の他端と対応する位置には、電極であるフットパターン５０が形成されており、その他の部分は絶縁されている。フットパターン５０とリードフレーム４５は半田によって電気的に接続される。これにより、固体撮像素子３１と配線基板３４は電気的に接続され、配線基板３４は固体撮像素子パッケージ２２に固定される。なお、図示しないが、フットパターン５０は、フレキシブルケーブルなどを介して信号処理部に電気的に接続されており、この信号処理部は固体撮像素子３１から送られた画像情報信号（電気信号）の処理を行う。
【００２０】
以上のように構成された固体撮像素子パッケージ２２は、受話部５で携帯電話機２の一部を構成するフレーム２６に固定される。保持部材であるフレーム２６は、例えばアルミによって形成されている。フレーム２６には、前述したレンズ鏡筒２１を取り付ける取付面２６ａ、チップ基板３０の背面３０ｂに当接させる当接面２６ｂ、及び凹部２６ｃが形成されている。取付面２６ａと当接面２６ｂは、略平行となるように形成されており、取付面２６ａと当接面２６ｂの間には凹部２６ｃが形成されている。当接面２６ｂとチップ基板３０の背面３０ｂの間には、絶縁性を有する放熱シート５１が設けられており、フレーム２６と固体撮像素子チップ２９は絶縁されている。なお、フレーム２６にはアルミを用いたが、これに限らず、熱伝導率の高い金属を用いてもよい。また、当接面２６ｂと背面３０ｂの間に放熱シート５１を設けたが、これに代えて、放熱用グリスを塗布したり、当接面２６ｂにアルマイト処理を行ってもよい。
【００２１】
固体撮像素子パッケージ２２をフレーム２６に取り付ける際には、当接面３４ａを枠部材３４に形成された背面開口４１及び配線基板３４に形成された開口４９から通して、チップ基板３０の背面３０ｂに当接面３４ａを当接させて、撮影レンズ２０の光軸Ｌ（図２参照）と固体撮像素子３１の中心とが一致するように位置決めが行われる。この時、凹部２６ｃには、取付面２６ａ及び当接面２６ｂより下方に配置される枠部材３２の一部と配線基板３４とが入り込む。そして、凹部２６ｃと配線基板３４の下面とをＵＶ硬化型接着剤５２で固着することで、固体撮像素子パッケージ２２がフレーム２６に固定される。
【００２２】
次に上記実施形態の作用について説明する。携帯電話機２によって撮影を行うと、固体撮像素子チップ２９が発熱する。この固体撮像素子チップ２９の熱は、放熱シート５１を介してチップ基板３０の背面３０ｂに当接している当接面２６ｂからフレーム２６全体に伝導される。これにより、フレーム２６に伝導された熱は、フレーム２６全体から空気中に放熱されるとともに、フレーム２６と接続している外装カバー２４など機器本体にも伝導されるので、効率的に放熱が行われる。従って、熱により固体撮像素子チップ２９の性能が劣化することを防止できる。
【００２３】
また、フレーム２６は、略平行になるように取付面２６ａと当接面２６ｂとを形成したので、撮像レンズ２０の光軸Ｌに対して固体撮像素子３１が設けられた表面３０ａが略垂直となる。これにより、撮影した画質が劣化することを防止でき、良好な撮影画像を得ることができる。
【００２４】
また、上記実施形態では、枠部材３２を配線基板３４に直接固定したが、これに代えて、図５に示すように、リードフレーム５５によって枠部材３２と配線基板３４とを離間させて固定してもよい。なお、上記実施形態と同一の構成部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００２５】
固体撮像素子パッケージ５４に設けられたリードフレーム５５の一端は、枠部材３２の第２内底面４３に露呈して固定されており、固体撮像素子チップ２９の電極３７とボンディングワイヤ４７によって接続されている。リードフレーム５５は、他端を枠部材３２に形成された貫通穴から外部に突出させ、リードフレーム５５を枠部材３２に外側面３２ａに沿って折り曲げている。これにより、リードフレーム５５の他端は、枠部材３２の下面より下方に配置されている。リードフレーム５５の他端は、枠部材３２の下方に配された配線基板３４のフットパターン５０に半田で接続される。これにより、リードフレーム５５は、配線基板３４を固体撮像素子パッケージ２２に固定するとともに、固体撮像素子３１と配線基板３４とを電気的に接続している。
【００２６】
固体撮像素子パッケージ５４がフレーム２６に固定される際には、当接面２６ｂを枠部材３２の背面開口４１及び配線基板３４の開口４９から通し、放熱シート５１を介してチップ基板３０の背面３０ｂに当接させ、配線基板３４の下面とフレーム３６の凹部２６ｃとをＵＶ硬化型接着剤５２で固着する。これにより、固体撮像素子パッケージ５４は、フレーム２６に位置決めされるとともに、当接面２６ｂを背面３０ｂに確実に当接させた状態で固定される。なお、リードフレーム５５によって枠部材３２と配線基板３４を離間させて固定するタイプの固体撮像素子パッケージ５４を用いたが、これに代えて、リードフレーム５５を使用しないＬＣＣタイプの固体撮像素子パッケージを用いてもよく、この場合は、配線基板３４を枠部材に直接固定することが好ましい。
【００２７】
また、レンズ鏡筒２１及び固体撮像素子パッケージ２２を固定するフレーム２６を、より放熱効率の高い形状に代えても良い。この場合は、図６に示すように、フレーム６０の取付面２６ａ及び当接面２６ｂの反対側の面に、複数の凹凸部からなる放熱フィン６１を形成する。このような構成により、固体撮像素子チップ２９からの熱が当接面２６ｂからフレーム６０全体に伝導されると、放熱フィン６１により効率的に放熱が行われる。なお、放熱フィン６１は、取付面２６ａ及び当接面２６ｂと異なる位置であればどこに設けてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、枠部材３２をセラミックで形成したが、これに限られるものではなく、プラスチック等の樹脂で形成するようにしてもよい。また、レンズ鏡筒２１をフレーム２６にネジ２７で固定したが接着剤で固定してもよい。
【００２９】
また、上記各実施形態では、チップ基板３０の背面３０ｂを露呈させるために、枠部材３２に背面開口４１を、配線基板３４には開口４６を設けたが、背面開口４１及び開口４９の形状及び個数はこれに限るものではなく、格子状や円形等の形状をした開口を形成してもよく、開口の個数も複数設けてもよい。このような場合は、枠部材３２に形成された開口の形状及び個数に合わせて、フレーム２６の当接面２６ｂの形状や数を適宜に変更することが好ましい。
【００３０】
なお、本実施形態では、固体撮像素子パッケージ２２を携帯電話機２に取り付けたが、これに限らず、デジタルカメラ、パソコン、電子手帳、ＰＤＡなどの電子機器に取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を実施した携帯電話機の外観斜視図である。
【図２】カメラ部の構成を示す断面図である。
【図３】固体撮像素子パッケージの取り付け部近傍の構成を示す断面図である。
【図４】固体撮像素子パッケージの構成を示す分解斜視図である。
【図５】配線基板が離間して固定された固体撮像素子パッケージの取り付けを説明する断面図である。
【図６】フレームに放熱フィンを形成した実施形態を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  携帯電話機
２０  撮像レンズ
２１  レンズ鏡筒
２２  固体撮像素子パッケージ
２６  フレーム
２６ａ  取付面
２６ｂ  当接面
２９  固体撮像素子チップ
３１  固体撮像素子
３１ａ  受光素子
３２  枠部材
３３  カバーガラス
３４  配線基板
４１  背面開口
４９  開口
５０  フットパターン
６１  放熱フィン
【図１】
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【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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