(57)【要約】【課題】実装後の回路基板と固体撮像素子との熱収縮差を抑制して固体撮像素子の反りを低減することができること。【解決手段】撮像ユニット１は、固体撮像素子２と、回路基板３と、補正基板７とを備える。固体撮像素子２には、受光部２ａの外側に複数の貫通孔２ｄが形成される。回路基板３には、受光部２ａに対応する開口部３ａと複数の貫通孔２ｄに対応する複数の基板貫通孔３ｂとが形成され、受光部２ａと開口部３ａとを対向させて固体撮像素子２が実装される。補正基板７には、一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとを貫通する嵌合ピン７ａが複数固定される。この補正基板７は、回路基板３の熱収縮力に比して強い剛性を有し、固体撮像素子２の反りを補正する。【選択図】図１
2011066091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部の外側に複数の貫通孔が形成された固体撮像素子と、
前記受光部に対応する開口部と複数の前記貫通孔に対応する複数の基板貫通孔とが形成され、前記受光部と前記開口部とを対向させて前記固体撮像素子を実装する回路基板と、
一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通する棒状部材が複数固定され、前記回路基板の熱収縮力に比して強い剛性を有して前記固体撮像素子の反りを補正する補正基板と、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記棒状部材は、前記回路基板の熱収縮力に抗して一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔との相対位置関係を維持することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記補正基板は、複数の前記貫通孔に複数の前記棒状部材を圧入貫通して前記固体撮像素子を相対的に固定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記補正基板と前記固体撮像素子との熱膨張係数差は、前記固体撮像素子と前記回路基板との熱膨張係数差に比して小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記補正基板の熱膨張係数は、前記固体撮像素子の熱膨張係数と同じであることを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記補正基板の熱膨張係数は、前記回路基板の熱膨張係数に比して小さいことを特徴とする請求項４または５に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
複数の前記基板貫通孔に対応する複数の嵌合孔が形成され、複数の前記基板貫通孔を貫通して突き出た複数の前記棒状部材を複数の前記嵌合孔に嵌合固定することによって前記補正基板および複数の前記棒状部材を含む立体構造を形成して、前記補正基板による前記固体撮像素子の反りの補正を支援する支援部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記支援部材は、前記回路基板の開口部を閉塞する透光性部材であることを特徴とする請求項７に記載の撮像ユニット。
【請求項９】
前記支援部材は、前記回路基板の開口部に連通する開口部が形成された枠体であることを特徴とする請求項７に記載の撮像ユニット。
【請求項１０】
前記棒状部材は、前記回路基板および前記固体撮像素子がともに熱膨張した際に一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項１１】
前記棒状部材は、前記回路基板および前記固体撮像素子が熱膨張する以前に一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項１２】
前記固体撮像素子は、前記受光部の外側に、前記回路基板と電気的に接続される複数の突起電極を備え、
複数の前記貫通孔は、複数の前記突起電極の外側に形成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットに関し、特に、ベアチップ状態の固体撮像素子の反りを低減可能な撮像ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像装置が登場している。電子撮像装置は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットを内蔵し、レンズ等の光学系によって固体撮像素子の受光部に被写体の光学像を結像し、この固体撮像素子の光電変換処理によって被写体の画像データを撮像する。
【０００３】
このような撮像ユニットの固体撮像素子は、一般に、受光部側のサブストレートに形成された複数の電極パッド上に金属バンプが各々固定されたベアチップ状態の素子であり、加熱処理等によって回路基板上にフリップチップ実装され、このような各金属バンプ等を介して回路基板の回路配線と電気的に接続される。また、この固体撮像素子を実装後の回路基板には、この固体撮像素子の受光部を覆うようにカバーガラスが接着剤等によって取り付けられる。この結果、回路基板上の固体撮像素子の受光部は、このカバーガラスの内側に封止される。
【０００４】
一方、金属等の導電性を有するダイパッドおよびリードが一体化されたリードフレームが形成され、このダイパッドに半導体チップをダイボンディングし、このダイパッド上の半導体チップとリードフレームのリードとをワイヤボンディングによって電気的に接続し、その後、熱可塑性を有するプラスチックから構成されたベースによって、この半導体チップをパッケージングした態様の半導体装置もある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フリップチップ実装等の実装技術によって回路基板に固体撮像素子を実装した場合、または銀ペースト材等の熱硬化型接着剤を用いて回路基板に固体撮像素子を実装した場合、この実装工程における加熱処理によって、回路基板および固体撮像素子は、共に熱膨張しつつ接合される。その後、このような接合状態の回路基板および固体撮像素子は、常温まで温度低下しつつ、共に熱収縮する。しかしながら、このような回路基板および固体撮像素子の間には熱膨張係数に差があるため、これら両者の熱収縮に差が生じ、これに起因して、実装後の固体撮像素子に反りが発生するという問題点がある。
【０００７】
なお、上述した固体撮像素子の反りは、固体撮像素子の受光部の平坦性を損なって被写体に焦点を合わせ難くなる等の固体撮像素子の撮像機能低下を招来する可能性がある。また、このような固体撮像素子の反りに起因する問題は、固体撮像素子の大型化および薄型化に伴って一層顕著になる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、実装後の回路基板と固体撮像素子との熱収縮差を抑制して固体撮像素子の反りを低減することができる撮像ユニット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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、受光部の外側に複数の貫通孔が形成された固体撮像素子と、前記受光部に対応する開口部と複数の前記貫通孔に対応する複数の基板貫通孔とが形成され、前記受光部と前記開口部とを対向させて前記固体撮像素子を実装する回路基板と、一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通する棒状部材が複数固定され、前記回路基板の熱収縮力に比して強い剛性を有して前記固体撮像素子の反りを補正する補正基板と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記棒状部材は、前記回路基板の熱収縮力に抗して一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔との相対位置関係を維持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記補正基板は、複数の前記貫通孔に複数の前記棒状部材を圧入貫通して前記固体撮像素子を相対的に固定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記補正基板と前記固体撮像素子との熱膨張係数差は、前記固体撮像素子と前記回路基板との熱膨張係数差に比して小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記補正基板の熱膨張係数は、前記固体撮像素子の熱膨張係数と同じであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記補正基板の熱膨張係数は、前記回路基板の熱膨張係数に比して小さいことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、複数の前記基板貫通孔に対応する複数の嵌合孔が形成され、複数の前記基板貫通孔を貫通して突き出た複数の前記棒状部材を複数の前記嵌合孔に嵌合固定することによって前記補正基板および複数の前記棒状部材を含む立体構造を形成して、前記補正基板による前記固体撮像素子の反りの補正を支援する支援部材をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記支援部材は、前記回路基板の開口部を閉塞する透光性部材であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記支援部材は、前記回路基板の開口部に連通する開口部が形成された枠体であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記棒状部材は、前記回路基板および前記固体撮像素子がともに熱膨張した際に一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記棒状部材は、前記回路基板および前記固体撮像素子が熱膨張する以前に一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記固体撮像素子は、前記受光部の外側に、前記回路基板と電気的に接続される複数の突起電極を備え、複数の前記貫通孔は、複数の前記突起電極の外側に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる撮像ユニットでは、受光部の外側に複数の貫通孔が形成された固体撮像素子を、前記受光部に対応する開口部と複数の前記貫通孔に対応する複数の基板貫通孔とが形成された回路基板に前記受光部と前記開口部とを対向させて実装し、一対の前記貫通孔と前記基板貫通孔とを貫通する棒状部材が複数固定され、前記回路基板の熱収縮力に比して強い剛性を有する補正基板によって、前記固体撮像素子の反りを補正している。このため、実装後の回路基板と固体撮像素子との熱収縮差を抑制して固体撮像素子の反りを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、補正基板に固体撮像素子と回路基板とカバーガラスとを順次取り付ける状態を示す模式図である。
【図４】図４は、回路基板に固体撮像素子をフリップチップ実装する状態を示す模式図である。
【図５】図５は、固体撮像素子をフリップチップ実装した回路基板にカバーガラスを取り付ける状態を示す模式図である。
【図６】図６は、補正基板によって固体撮像素子の反りを低減する状態を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、熱膨張状態の固体撮像素子に補正基板を取り付ける状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、補正基板に固体撮像素子と回路基板と枠体とを順次取り付ける状態を示す模式図である。
【図１３】図１３は、補正基板および枠体を含む立体構造体によって固体撮像素子の反りを低減する状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明にかかる撮像ユニットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、本発明にかかる撮像ユニットの一例として、回路基板にフリップチップ実装した固体撮像素子を備える撮像ユニットを例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図１に示すように、この実施の形態１にかかる撮像ユニット１は、被写体の画像を撮像する固体撮像素子２と、固体撮像素子２をフリップチップ実装する回路基板３と、固体撮像素子２と回路基板３との実装強度を補強する接着剤４と、回路基板３にフリップチップ実装された固体撮像素子２を封止するカバーガラス５と、回路基板３にカバーガラス５を接着する接着剤６と、固体撮像素子２の反りを補正する補正基板７とを備える。
【００２５】
固体撮像素子２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等に例示されるベアチップ状の半導体素子であり、被写体からの光を受光してこの被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。具体的には、固体撮像素子２は、サブストレート等のチップ基板上に、被写体からの光を受光する受光部２ａと、撮像動作を実行するための駆動回路が形成された駆動回路部２ｂと、駆動回路部２ｂと電気的に接続された複数の突起電極２ｃとを備える。また、固体撮像素子２は、補正基板７の嵌合ピン７ａを圧入する貫通孔２ｄが複数形成される。
【００２６】
受光部２ａは、格子形状等の所定の形状に配置される画素群およびカラーフィルタ等を用いて実現され、固体撮像素子２のチップ基板上に形成される。駆動回路部２ｂは、この受光部２ａの周辺に形成される。複数の突起電極２ｃの各々は、固体撮像素子２のチップ基板に形成された配線（図示せず）を介して駆動回路部２ｂと電気的に接続された複数の電極パッドの各々に形成される。これら複数の突起電極２ｃを接続する複数の電極パッドは、駆動回路部２ｂの周辺（例えば対向する２辺または４辺）に形成される。
【００２７】
なお、突起電極２ｃは、ワイヤボンディング方式によって形成された金または銅等のスタッドバンプであってもよいし、めっき方式によって形成された金、銀、銅、インジウムまたは半田等の金属バンプであってもよい。また、突起電極２ｃは、金属ボールまたは表面に金属めっきを施した樹脂ボールであってもよいし、印刷等によってパターン形成された導電性接着剤であってもよい。
【００２８】
貫通孔２ｄは、上述したように補正基板７の嵌合ピン７ａを圧入するためのものであり、固体撮像素子２の受光部２ａの外側に複数形成される。詳細には、複数の貫通孔２ｄは、受光部２ａの外側に配置された複数の突起電極２ｃの外側に形成される。この場合、これら複数の貫通孔２ｄは、図１に示すように、突起電極２ｃと固体撮像素子２の外縁部との間に形成されることが望ましい。何故ならば、このような位置に複数の貫通孔２ｄが形成されることによって、回路基板３の熱変形（特に熱収縮）の影響を受け易い固体撮像素子２の部位に補正基板７の複数の嵌合ピン７ａを圧入することができ、これによって、回路基板３の熱変形による固体撮像素子２の反りを低減し易くなるからである。
【００２９】
上述したような構成を有する固体撮像素子２は、図１に示すように、回路基板３の開口部３ａと受光部２ａとを対向させて回路基板３上にフリップチップ実装される。このフリップチップ実装によって、固体撮像素子２の複数の突起電極２ｃは、回路基板３の回路配線（図示せず）と電気的に接続される。このように回路基板３に実装された固体撮像素子２において、受光部２ａは、後述するカバーガラス５等を介して被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する。駆動回路部２ｂは、受光部２ａによって光電変換処理された信号をもとに被写体の画像信号を生成し、この生成した画像信号を複数の突起電極２ｃを介して回路基板３側に出力する。
【００３０】
回路基板３は、上述した固体撮像素子２の撮像機能を実現するための回路がパターン形成された単層構造または多層構造の回路基板である。具体的には、図１に示すように、回路基板３には、上述した固体撮像素子２の受光部２ａに対応する開口部３ａと複数の貫通孔２ｄに対応する複数の基板貫通孔３ｂとが形成される。また、回路基板３は、このようなパターン形成された回路と固体撮像素子２の突起電極２ｃとを電気的に接続するための複数の電極パッド（図示せず）を有する。
【００３１】
開口部３ａは、固体撮像素子２の受光部２ａに対応して設計された開口寸法を有し、この受光部２ａに対する被写体からの光の入射を可能にする。複数の基板貫通孔３ｂは、上述した固体撮像素子２に形成された複数の貫通孔２ｄと対を成して補正基板７の複数の嵌合ピン７ａを貫入する貫通孔である。これら複数の基板貫通孔３ｂの各々は、例えば図１に示すように、開口部３ａの外側に形成された電極パッド（図示せず）の外側であって、回路基板３にフリップチップ実装された状態の固体撮像素子２の各貫通孔２ｄに対向する位置に形成される。この場合、各基板貫通孔３ｂおよび各貫通孔２ｄは、互いに対向するもの同士で対を成す。なお、これら複数の基板貫通孔３ｂは、上述した固体撮像素子２の各貫通孔２ｄの場合と同様に補正基板７の各嵌合ピン７ａを圧入する程度の径に形成されてもよいし、各嵌合ピン７ａを摺動自在に挿入可能な程度の径に形成されてもよい。
【００３２】
このような回路基板３には、図１に示すように、固体撮像素子２の受光部２ａと開口部３ａとを対向させた態様で固体撮像素子２がフリップチップ実装される。この固体撮像素子２のフリップチップ実装において、回路基板３の各電極パッド（図示せず）には、熱圧着技術または超音波接続技術等によって固体撮像素子２の各突起電極２ｃが各々接続される。
【００３３】
なお、上述した回路基板３は、外力の印加によって容易に変形可能である柔軟なフレキシブル回路基板であってもよいし、フレキシブル回路基板に比して変形し難いリジッド回路基板であってもよい。また、図１には、この実施の形態１にかかる撮像ユニット１の一部分、具体的には固体撮像素子２およびその近傍が図示されている。すなわち、上述した回路基板３の外形は、プレート状または帯状等の所望の外形に設計される。
【００３４】
接着剤４は、上述した固体撮像素子２と回路基板３とを確実に固定するためのものである。具体的には、接着剤４は、エポキシ系、フェノール系、シリコン系、ウレタン系またはアクリル系等の絶縁性接着剤である。接着剤４は、図１に示すように、固体撮像素子２の受光部２ａと回路基板３の開口部３ａとの間の空隙に進入しないように、フリップチップ実装後の固体撮像素子２と回路基板３との間隙に充填される。また、接着剤４は、この回路基板３上の固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状を形成する状態になるまで塗布され、これによって、この固体撮像素子２と回路基板３との間隙を閉塞する。このように充填および塗布された接着剤４は、加熱処理または紫外線照射処理等によって硬化する。この結果、接着剤４は、固体撮像素子２と回路基板３とを接着して固体撮像素子２と回路基板３との実装強度、すなわち固体撮像素子２の各突起電極２ｃと回路基板３の各電極パッドとの接合強度を補強する。さらに、接着剤４は、このような固体撮像素子２と回路基板３との間隙を介しての受光部２ａへの異物混入および不要光の入射を防止する。
【００３５】
なお、接着剤４は、上述した絶縁性接着剤に限定されず、異方導電性接着剤であってもよい。この場合、接着剤４は、上述した固体撮像素子２のフリップチップ実装において、固体撮像素子２と回路基板３とを接着するとともに、このフリップチップ実装された固体撮像素子２の各突起電極２ｃと回路基板３の各電極パッドとを各々電気的に接続する。
【００３６】
カバーガラス５は、固体撮像素子２の受光部２ａへの光透過性を損なうことなく受光部２ａを封止する。具体的には、カバーガラス５は、被写体からの光、すなわち固体撮像素子２の受光部２ａが受光すべき光に対して透明な板状の透光性部材であり、固体撮像素子２をフリップチップ実装した状態の回路基板３の開口部３ａを閉塞する。すなわち、図１に示すように、カバーガラス５は、回路基板３の開口部３ａを閉じるように接着剤６によって回路基板３に固定される。このように回路基板３上に固定されたカバーガラス５は、フリップチップ実装後の固体撮像素子２の受光部２ａを内部に気密封止し、この結果、この受光部２ａへの光透過性を損なうことなく、この回路基板３の開口部３ａ側からの異物混入を防止する。
【００３７】
また、カバーガラス５には、上述したように回路基板３に形成された複数の基板貫通孔３ｂに対応する複数の嵌合孔５ａが形成される。複数の嵌合孔５ａは、上述した複数の基板貫通孔３ｂと対を成して補正基板７の複数の嵌合ピン７ａを圧入する貫通孔である。これら複数の嵌合孔５ａの各々は、例えば図１に示すように、固体撮像素子２をフリップチップ実装した状態の回路基板３の各基板貫通孔３ｂに対向する位置に形成される。この場合、各嵌合孔５ａおよび各基板貫通孔３ｂは、互いに対向するもの同士で対を成す。これら複数の嵌合孔５ａが形成されたカバーガラス５は、上述した複数の基板貫通孔３ｂを貫通して突き出た複数の嵌合ピン７ａを複数の嵌合孔５ａに圧入して嵌合固定することによって、補正基板７および複数の嵌合ピン７ａを含む立体構造を形成する。
【００３８】
なお、これら複数の嵌合孔５ａは、上述した固体撮像素子２の各貫通孔２ｄの場合と同様に補正基板７の各嵌合ピン７ａを圧入する程度の径に形成されてもよいが、接着剤６によって回路基板３とカバーガラス５とが接着される場合、上述した回路基板３の各基板貫通孔３ｂの場合と同様に各嵌合ピン７ａを摺動自在に挿入可能な程度の径に形成されてもよい。また、これら複数の嵌合孔５ａに複数の嵌合ピン７ａを嵌合固定することによって回路基板３とカバーガラス５との固定が達成される場合、回路基板３とカバーガラス５との間隙には、接着剤６の代わりに、この間隙を閉塞するための封止材（シール材）を充填してもよい。一方、カバーガラス５と回路基板３とを接着する接着剤６は、エポキシ系、フェノール系、シリコン系、ウレタン系またはアクリル系等の熱硬化型接着剤であってもよいし、紫外線硬化型接着剤であってもよい。
【００３９】
補正基板７は、回路基板３の実装される固体撮像素子２の反りを低減するためのものである。具体的には、補正基板７は、上述した固体撮像素子２における複数の貫通孔２ｄと回路基板３における基板貫通孔３ｂとカバーガラス５における複数の嵌合孔５ａとを貫通する複数の嵌合ピン７ａを備える。補正基板７は、回路基板３の熱変形力（特に熱収縮力）に比して強い剛性を有する平板部材であり、図１に示すように複数の嵌合ピン７ａを固体撮像素子２の複数の貫通孔２ｄに圧入貫通することによって、固体撮像素子２に面接触した状態で固体撮像素子２を相対的に固定する。このような補正基板７は、回路基板３の複数の基板貫通孔３ｂを貫通した複数の嵌合ピン７ａを介して受ける回路基板３の熱収縮力に抗して平板状態を維持し、これによって、この面接触状態の固体撮像素子２の反りを補正する。
【００４０】
嵌合ピン７ａは、上述したように互いに対向するもの同士で対を成す一対の少なくとも貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとを貫通する棒状部材であり、補正基板７の平板部に複数固定される。具体的には、複数の嵌合ピン７ａの各々は、例えば図１に示すように、回路基板３にフリップチップ実装された状態の固体撮像素子２の各貫通孔２ｄに対向する位置に形成される。これら複数の嵌合ピン７ａの各々は、回路基板３の熱変形力（特に熱収縮力）に比して強い剛性を有し、固体撮像素子２の各貫通孔２ｄと回路基板３の各基板貫通孔３ｂとを貫通した状態において、この回路基板３の熱収縮力に抗して一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとの相対位置関係を維持する。一方、基板貫通孔３ｂを貫通して突き出た各嵌合ピン７ａは、図１に示すように、カバーガラス５の各嵌合孔５ａに嵌め込まれる。このように貫通孔２ｄおよび基板貫通孔３ｂを貫通して嵌合孔５ａに嵌合した複数の嵌合ピン７ａは、上述したカバーガラス５および補正基板７を含む立体構造の支柱として機能する。
【００４１】
ここで、上述した補正基板７の平板部の熱膨張係数と固体撮像素子２の熱膨張係数との差は、この固体撮像素子２と回路基板３との熱膨張係数差に比して小さく、さらには、補正基板７と固体撮像素子２との熱膨張係数差は略零値であること、すなわち、補正基板７の熱膨張係数は固体撮像素子２の熱膨張係数と同じであることが望ましい。これによって、補正基板７は、回路基板３の熱収縮に起因する固体撮像素子２の反りを許容範囲内の反りに容易に低減することができる。また、補正基板７の熱膨張係数は、回路基板３の熱膨張係数に比して小さいことが望ましい。これによって、補正基板７は、回路基板３の熱収縮に起因する固体撮像素子２の反りを許容範囲内の反りに一層容易に低減できるようになる。
【００４２】
なお、上述したような熱膨張係数差になる固体撮像素子２および補正基板７の材質の組み合わせとして、例えば、シリコンおよびセラミック（アルミナ等）の組み合わせ、シリコンおよびシリコンまたはセラミックおよびセラミック等の同一材質同士の組み合わせ等が挙げられる。
【００４３】
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニット１の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。図３は、補正基板に固体撮像素子と回路基板とカバーガラスとを順次取り付ける状態を示す模式図である。図４は、回路基板に固体撮像素子をフリップチップ実装する状態を示す模式図である。図５は、固体撮像素子をフリップチップ実装した回路基板にカバーガラスを取り付ける状態を示す模式図である。
【００４４】
本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニット１は、上述した固体撮像素子２と回路基板３とカバーガラス５と補正基板７とを撮像ユニット１の構成部品として予め準備し、接着剤４，６等を用いてこれらの各構成部品を組み合わせることによって製造される。
【００４５】
すなわち、図２に示すように、まず、補正基板７に固体撮像素子２を取り付ける（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、補正基板７は、図３に示すように、回路基板３にフリップチップ実装前であるベアチップ状態の固体撮像素子２に形成された複数の貫通孔２ｄに複数の嵌合ピン７ａを圧入して最終的に固体撮像素子２に面接触し、この結果、固体撮像素子２を相対的に固定する。
【００４６】
つぎに、この補正基板７上の固体撮像素子２と回路基板３とを仮実装する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、回路基板３は、図３，４に示すように、補正基板７を取り付けた後の固体撮像素子２の受光部２ａと回路基板３の開口部３ａとを対向させて、この固体撮像素子２の各貫通孔２ｄと対を成す回路基板３の各基板貫通孔３ｂに補正基板７の各嵌合ピン７ａを貫通させる。このような各基板貫通孔３ｂへの各嵌合ピン７ａの貫通によって、この固体撮像素子２の各突起電極２ｃと回路基板３の各電極パッドとの位置決めが達成され、このように位置決めされた各突起電極２ｃと回路基板３の各電極パッドとが接触するまで各基板貫通孔３ｂに各嵌合ピン７ａを貫通させて、この固体撮像素子２に回路基板３を仮付けする。
【００４７】
なお、このステップＳ１０２において、固体撮像素子２および回路基板３に対して押圧処理または超音波処理等をさらに行って、この回路基板３の各電極パッドに固体撮像素子２の各突起電極２ｃを仮接合してもよい。
【００４８】
その後、固体撮像素子２と回路基板３とを本実装する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、図４に示したように補正基板７上の固体撮像素子２と回路基板３とを仮実装した仮実装体１０は、リフロー炉等の所定の加熱装置に投入され、この加熱装置によって加熱処理される。この加熱処理によって、固体撮像素子２の各突起電極２ｃは、回路基板３の各電極パッドに溶着接合される。この結果、固体撮像素子２と回路基板３とのフリップチップ実装が真に達成され、固体撮像素子２は、回路基板３の開口部３ａと受光部２ａとを対向させた状態で回路基板３と電気的に接続される。
【００４９】
ここで、この本実装後（すなわち真のフリップチップ実装後）の状態において、補正基板７の各嵌合ピン７ａは、この回路基板３の熱収縮力に抗して各一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとの相対的位置関係を維持している。これとともに、補正基板７は、この回路基板３の熱収縮力に比して強い剛性によって固体撮像素子２の反りを補正し、この結果、この固体撮像素子２を平坦な状態に維持している。
【００５０】
つぎに、ステップＳ１０３による本実装工程後の固体撮像素子２と回路基板３との間に接着剤４を充填する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４において、接着剤４は、固体撮像素子２の受光部２ａと回路基板３の開口部３ａとの間の空隙に進入しないように固体撮像素子２と回路基板３との間隙に充填され、その後、この固体撮像素子２と回路基板３との間隙を閉塞するまで、この回路基板３上の固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状に塗布される（図５参照）。この結果、固体撮像素子２の各突起電極２ｃと回路基板３の各電極パッドとの接合強度は、接着剤４によって補強される。なお、接着剤４は、ＵＶ照射等によって常温硬化してもよいし、加熱処理によって熱硬化してもよい。
【００５１】
その後、回路基板３に本実装済みの固体撮像素子２を封止する（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５において、カバーガラス５は、図３，５に示すように、本実装後の回路基板３の各基板貫通孔３ｂを貫通して突き出た各嵌合ピン７ａを各嵌合孔５ａに嵌め込みつつ、この回路基板３の開口部３ａを覆うように回路基板３に面接触する。この際、回路基板３とカバーガラス５との間に接着剤６を介在させ（図１参照）、この接着剤６によって回路基板３とカバーガラス５とを接着するとともに回路基板３とカバーガラス５との間隙を閉塞する。このように回路基板３に取り付けられたカバーガラス５は、固体撮像素子２の受光部２ａへの光入射を可能にしつつ、内部に受光部２ａを封止する。なお、回路基板３とカバーガラス５とを接着する接着剤６は、ＵＶ照射等によって常温硬化してもよいし、加熱処理によって熱硬化してもよい。
【００５２】
上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５の各製造工程を順次行うことによって、図１に示した構成を有する撮像ユニット１を製造することができる。このように製造された撮像ユニット１は、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。
【００５３】
つぎに、上述した補正基板７による固体撮像素子２の反り低減作用について説明する。図６は、補正基板によって固体撮像素子の反りを低減する状態を示す模式図である。この実施の形態１にかかる撮像ユニット１の補正基板７は、上述したように、一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとを貫通する嵌合ピン７ａを複数備え、回路基板３の熱収縮力に比して強い剛性を有する。このような補正基板７の各嵌合ピン７ａは、上述したステップＳ１０１，Ｓ１０２において、回路基板３および固体撮像素子２が熱膨張する以前に各一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとを貫通し、補正基板７は、この固体撮像素子２と面接触した状態でこの固体撮像素子２を相対的に固定する。この結果、図４に示した仮実装体１０が組み立てられる。
【００５４】
ここで、仮実装体１０内の回路基板３は、上述したステップＳ１０３における加熱処理によって熱膨張し、その後、常温まで温度低下しつつ熱収縮する。この状態において、仮実装体１０内の補正基板７は、図６に示すように、各嵌合ピン７ａを介して回路基板３の熱膨張力Ｆ１を受け、その後、各嵌合ピン７ａを介して回路基板３の熱収縮力Ｆ２を受ける。このような補正基板７は、上述したように回路基板３の熱変形力に比して強い剛性を有し、このように熱変形する回路基板３および固体撮像素子２に対して、この自身の剛性に基づいた反作用力Ｆ１１，Ｆ１２を作用させる。
【００５５】
なお、この補正基板７に発生する一方の反作用力Ｆ１１は、回路基板３および固体撮像素子２の熱膨張力Ｆ１に対抗する力であり、他方の反作用力Ｆ１２は、回路基板３および固体撮像素子２の熱収縮力Ｆ２に対抗する力である。
【００５６】
補正基板７は、上述した回路基板３の熱膨張力Ｆ１に対抗する反作用力Ｆ１１によって、加熱処理時の回路基板３の熱膨張変形に伴う固体撮像素子２の熱膨張変形を抑制し、これによって、この固体撮像素子２の熱膨張に起因する応力を十分に吸収する。この結果、補正基板７は、このような応力によって招来される固体撮像素子２の反りを低減する。さらに、補正基板７は、上述した回路基板３の熱収縮力Ｆ２に対抗する反作用力Ｆ１２によって、温度低下時の回路基板３の熱収縮変形に伴う固体撮像素子２の熱収縮変形を抑制し、これによって、この固体撮像素子２の熱収縮に起因する応力を十分に吸収する。この結果、補正基板７は、このような応力によって招来される固体撮像素子２の反りを低減する。以上のようにして、補正基板７は、加熱処理後、具体的には回路基板３へのフリップチップ実装後の固体撮像素子２の反りを補正する。このような補正基板７の作用によって、回路基板３上の固体撮像素子２は、受光部２ａを平坦な状態に維持することができる。なお、このような補正基板７において、複数の嵌合ピン７ａは、この回路基板３の熱膨張力Ｆ１または熱収縮力Ｆ２に抗して複数の貫通孔２ｄと複数の基板貫通孔３ｂとの各相対位置関係を対毎に維持する。
【００５７】
なお、補正基板７は、上述した固体撮像素子２のフリップチップ実装工程後における加熱処理（例えば、接着剤４，６の熱硬化処理等）の前後においても、同様に、回路基板３の熱変形を抑制でき、この結果、この回路基板３の熱収縮に起因する固体撮像素子２の反りを低減することができる。
【００５８】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、加熱処理によって固体撮像素子を実装する回路基板の熱収縮力に比して強い剛性を有する補正基板に固定された複数の嵌合ピンをこの固体撮像素子の各貫通孔とこの回路基板の各基板貫通孔とに貫通させて、この固体撮像素子と補正基板とを相対的に固定し、この回路基板の熱収縮変形に伴う固体撮像素子の反りをこの補正基板によって補正するように構成した。このため、このような回路基板の熱収縮力に対抗する補正基板の剛性に基づく反作用力によって、回路基板の熱収縮変形に伴う固体撮像素子の熱収縮変形を抑制でき、これによって、この固体撮像素子の熱収縮に起因する応力を十分に吸収できる。この結果、加熱処理による実装後の回路基板と固体撮像素子との熱収縮差を抑制して固体撮像素子の反りを低減することができる。
【００５９】
また、上述した実施の形態１では、このような補正基板の熱膨張係数と固体撮像素子の熱膨張係数との差をこの固体撮像素子と回路基板との熱膨張係数差に比して小さくし、さらに望ましくは、このような補正基板の熱膨張係数と固体撮像素子の熱膨張係数とを同等に調整している。このため、補正基板は、回路基板の熱収縮に起因する固体撮像素子の反りを許容範囲内の反りに容易に低減することができる。さらに、このような補正基板の熱膨張係数を回路基板の熱膨張係数に比して小さくすることによって、回路基板の熱収縮に起因する固体撮像素子の反りを許容範囲内の反りに一層容易に低減することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、加熱処理前（すなわち熱膨張前）の回路基板３および固体撮像素子２に補正基板７の各嵌合ピン７ａを貫通させていたが、この実施の形態２では、加熱処理によって熱膨張した状態の回路基板３および固体撮像素子２に補正基板７の各嵌合ピン７ａを貫通させるようにしている。
【００６１】
図７は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図７に示すように、この実施の形態２にかかる撮像ユニット２１は、上述した実施の形態１にかかる撮像ユニット１の補正基板７に代えて補正基板２７を備える。この補正基板２７は、加熱処理によって熱膨張状態の固体撮像素子２および回路基板３に複数の嵌合ピン７ａを貫通させてこの固体撮像素子２に相対的に固定される。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００６２】
補正基板２７は、加熱処理によって熱膨張した状態の回路基板３上の固体撮像素子２に取り付けられ、この熱膨張状態の回路基板３の温度低下に伴う熱収縮変形に起因して発生する固体撮像素子２の反りを補正するものである。具体的には、補正基板２７は、加熱処理等によって回路基板３にフリップチップ実装された際に熱膨張した状態の固体撮像素子２に合わせて構造設計される。すなわち、補正基板７の平板部の外形および寸法は、回路基板３へのフリップチップ実装のための加熱処理によって熱膨張した状態の固体撮像素子２の外形および寸法に合わせて設定される。また、複数の嵌合ピン７ａは、このような加熱処理によって固体撮像素子２が熱膨張した際に変位する複数の貫通孔２ｄの各変位後位置に対応して補正基板２７の平板部に固定配置される。なお、これら複数の嵌合ピン７ａは、加熱処理によって回路基板３が熱膨張した際に変位する複数の基板貫通孔３ｂの各変位後位置に対応して補正基板２７の平板部に固定配置されてもよい。
【００６３】
このような補正基板２７は、熱膨張状態の固体撮像素子２の複数の貫通孔２ｄに複数の嵌合ピン７ａを圧入することによって、固体撮像素子２に面接触した状態で固体撮像素子２を相対的に固定する。また、このような基板貫通孔３ｂを貫通して突き出た各嵌合ピン７ａは、この固体撮像素子２をフリップチップ実装した熱膨張状態の回路基板３の複数の基板貫通孔３ｂを貫通する。補正基板２７は、熱膨張状態の回路基板３の複数の基板貫通孔３ｂを貫通した複数の嵌合ピン７ａを介して受ける回路基板３の熱収縮力に抗して平板状態を維持し、これによって、この面接触状態の固体撮像素子２の反りを補正する。なお、これら複数の嵌合ピン７ａを含む補正基板２７は、熱膨張状態の固体撮像素子２に対応して設計された構造以外、上述した実施の形態１にかかる補正基板７と同様の剛性等の機能および構造を有する。
【００６４】
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニット２１の製造方法について説明する。図８は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。図９は、熱膨張状態の固体撮像素子に補正基板を取り付ける状態を示す模式図である。本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニット２１は、上述した固体撮像素子２と回路基板３とカバーガラス５と補正基板２７とを撮像ユニット２１の構成部品として予め準備し、接着剤４，６等を用いてこれらの各構成部品を組み合わせることによって製造される。
【００６５】
すなわち、図８に示すように、まず、回路基板３に固体撮像素子２を実装する（ステップＳ２０１）。このステップＳ２０１において、回路基板３は、固体撮像素子２の受光部２ａと回路基板３の開口部３ａとを対向させるとともに、この固体撮像素子２の各貫通孔２ｄに対する各基板貫通孔３ｂの位置決めを対毎に行う。続いて、このような各一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとの位置決めが成された回路基板３と固体撮像素子２とを仮付けし、この仮付けした回路基板３と固体撮像素子２との本実装を行う。すなわち、このように互いに仮付けされた回路基板３および固体撮像素子２である仮実装体をリフロー炉等の所定の加熱装置に投入し、この加熱装置によってこの仮実装体を加熱処理する。この加熱処理によって、固体撮像素子２の各突起電極２ｃは、回路基板３の各電極パッドに溶着接合され、この結果、固体撮像素子２と回路基板３とのフリップチップ実装が達成される。この場合、固体撮像素子２は、回路基板３の開口部３ａと受光部２ａとを対向させた状態で回路基板３と電気的に接続される。
【００６６】
なお、このステップＳ２０１における仮実装において、上述したような位置決め処理後の固体撮像素子２および回路基板３に対して押圧処理または超音波処理等をさらに行って、この回路基板３の各電極パッドに固体撮像素子２の各突起電極２ｃを仮接合してもよい。
【００６７】
つぎに、上述したステップＳ２０１のフリップチップ実装における加熱処理によって熱膨張状態の固体撮像素子２および回路基板３に補正基板２７を取り付ける（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２において、補正基板２７は、図９に示すように、ステップＳ２０１の加熱処理によって熱膨張状態である固体撮像素子２と回路基板３とのフリップチップ実装体（以下、単に、実装体という）１５内の固体撮像素子２における複数の貫通孔２ｄに複数の嵌合ピン７ａを圧入して最終的に固体撮像素子２に面接触する。これによって、補正基板２７は、この熱膨張状態の固体撮像素子２を相対的に固定する。さらに図９に示すように、補正基板２７は、この実装体１５内の回路基板３における複数の基板貫通孔３ｂに、これら複数の貫通孔２ｄを貫通して突き出た複数の嵌合ピン７ａを熱膨張状態の回路基板３における複数の基板貫通孔３ｂに貫通させる。この結果、補正基板２７は、この熱膨張状態の固体撮像素子２および回路基板３を含む実装体１５を相対的に固定する。
【００６８】
ここで、このフリップチップ実装後の状態において、補正基板２７の各嵌合ピン７ａは、この実装体１５内の回路基板３の熱収縮力に抗して各一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとの相対的位置関係を維持している。これとともに、補正基板２７は、この実装体１５内の回路基板３の熱収縮力に比して強い剛性によって固体撮像素子２の反りを補正し、この結果、この固体撮像素子２を平坦な状態に維持している。
【００６９】
つぎに、ステップＳ２０２による補正基板２７の取り付け工程後の固体撮像素子２と回路基板３との間に接着剤４を充填する（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３において、接着剤４は、上述した実施の形態１の場合と同様に固体撮像素子２と回路基板３との間隙に充填され、さらに、この固体撮像素子２と回路基板３との間隙を閉塞するまで、この回路基板３上の固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状に塗布される。なお、このような接着剤４の充填作業は、熱膨張状態の実装体１５に対して行ってもよいし、例えば常温程度まで温度低下して熱収縮した状態の実装体１５に対して行ってもよい。
【００７０】
その後、上述した実施の形態１のステップＳ１０５の場合と同様に、回路基板３にフリップチップ実装済みの固体撮像素子２を封止する（ステップＳ２０４）。このステップＳ２０４によって、上述した実装体１５にカバーガラス５が取り付けられ、この結果、図７に示した構成を有する撮像ユニット２１が製造される。このように製造された撮像ユニット２１は、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。
【００７１】
ここで、上述した補正基板２７は、上述したようにステップＳ２０２において、加熱処理による熱膨張状態の実装体１５に対して取り付けられる。この熱膨張状態の実装体１５内の回路基板３は、補正基板２７の複数の嵌合ピン７ａを複数の基板貫通孔３ｂに貫通した状態を維持しつつ常温まで温度低下し、この温度低下に伴って熱収縮する。この状態において、補正基板２７は、各嵌合ピン７ａを介して回路基板３の熱収縮力Ｆ２（図６参照）を受ける。このような補正基板２７は、上述したように回路基板３の熱変形力に比して強い剛性を有し、このように熱変形する回路基板３および固体撮像素子２に対して、この自身の剛性に基づいた反作用力Ｆ１２（図６参照）を作用させる。
【００７２】
補正基板２７は、上述したような回路基板３の熱収縮力Ｆ２に対抗する反作用力Ｆ１２によって、温度低下時の回路基板３の熱収縮変形に伴う固体撮像素子２の熱収縮変形を抑制し、これによって、この固体撮像素子２の熱収縮に起因する応力を十分に吸収する。この結果、補正基板２７は、このような応力によって招来される固体撮像素子２の反りを低減する。このようにして、補正基板２７は、加熱処理後、具体的には回路基板３へのフリップチップ実装後の固体撮像素子２の反りを補正する。このような補正基板２７の作用によって、回路基板３上の固体撮像素子２は、実施の形態１の場合と同様に受光部２ａを平坦な状態に維持することができる。なお、このような補正基板２７において、複数の嵌合ピン７ａは、この回路基板３の熱収縮力Ｆ２に抗して複数の貫通孔２ｄと複数の基板貫通孔３ｂとの各相対位置関係を対毎に維持する。
【００７３】
なお、補正基板２７は、上述した固体撮像素子２のフリップチップ実装工程後における加熱処理（例えば、接着剤４，６の熱硬化処理等）の前後においても、同様に、回路基板３の熱変形を抑制でき、この結果、この回路基板３の熱収縮に起因する固体撮像素子２の反りを低減することができる。
【００７４】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、熱膨張状態であるフリップチップ実装後の実装体、すなわち、熱膨張状態の固体撮像素子および回路基板に補正基板を取り付け、この補正基板によってこの回路基板の熱収縮変形に伴う固体撮像素子の反りを補正するようにし、その他を実施の形態１と同様に構成した。このため、たとえフリップチップ実装後の熱膨張した状態の回路基板が温度低下とともに熱収縮しても、この補正基板によって強制的に回路基板およびこの回路基板の熱収縮に伴う固体撮像素子の熱収縮を強制的に抑制でき、この結果、より少ない作業工程によって上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受する撮像ユニットを実現することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、複数の嵌合ピン７ａを介した補正基板７とカバーガラス５との立体構造によって固体撮像素子２および回路基板３を挟んでいたが、この実施の形態３では、回路基板３の開口部３ａに連通する開口部が形成された枠体と上述した補正基板７とを用いて、固体撮像素子２の反りを低減する立体構造を形成している。
【００７６】
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの一構成例を示す断面模式図である。図１０に示すように、この実施の形態３にかかる撮像ユニット３１は、上述した実施の形態１にかかる撮像ユニット１のカバーガラス５に代えてカバーガラス３５を備え、このカバーガラス３５と回路基板３との間に枠体３８を備える。この実施の形態３において、補正基板７および枠体３８は、複数の嵌合ピン７ａを支柱にして固体撮像素子２および回路基板３を挟む立体構造を成している。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７７】
カバーガラス３５は、固体撮像素子２の受光部２ａへの光透過性を損なうことなく受光部２ａを封止する。具体的には、カバーガラス３５は、被写体からの光、すなわち固体撮像素子２の受光部２ａが受光すべき光に対して透明な板状の透光性部材である。なお、このカバーガラス３５には、上述した実施の形態１において例示した複数の嵌合孔５ａが形成されていない。このようなカバーガラス３５は、図１０に示すように、回路基板３の開口部３ａに連通する枠体３８の開口部３８ａを閉塞するように、接着剤６によって枠体３８に固定される。このように枠体３８上に固定されたカバーガラス３５は、フリップチップ実装後の固体撮像素子２の受光部２ａを内部に気密封止し、この結果、この受光部２ａへの光透過性を損なうことなく、この枠体３８の開口部３８ａ側からの異物混入を防止する。
【００７８】
枠体３８は、固体撮像素子２の反り低減を実現する立体構造の一部をなす枠状部材であり、上述した補正基板７による固体撮像素子２の反りの補正を支援する支援部材として機能する。具体的には、図１０に示すように、枠体３８には、回路基板３の開口部３ａに対応する開口部３８ａと、回路基板３の複数の基板貫通孔３ｂに対応する複数の嵌合孔３８ｂとが形成される。
【００７９】
枠体３８の開口部３８ａは、上述した回路基板３の開口部３ａと同様に、固体撮像素子２の受光部２ａに対応して設計された開口寸法を有し、この受光部２ａに対する被写体からの光の入射を可能にする。このような枠体３８は、図１０に示すように、回路基板３の開口部３ａと自身の開口部３８ａとを連通させるように回路基板３に面的に取り付けられる。この場合、この枠体３８に形成された複数の嵌合孔３８ｂには、この回路基板３を貫通して突き出た複数の嵌合ピン７ａが嵌合固定される。
【００８０】
複数の嵌合孔３８ｂは、上述した複数の基板貫通孔３ｂと対を成して補正基板７の複数の嵌合ピン７ａを圧入する貫通孔である。これら複数の嵌合孔３８ｂの各々は、例えば図１０に示すように、各嵌合ピン７ａを貫通させる回路基板３の各基板貫通孔３ｂに対向する位置に形成される。この場合、各嵌合孔３８ｂおよび各基板貫通孔３ｂは、互いに対向するもの同士で対を成す。これら複数の嵌合孔３８ｂが形成された枠体３８は、上述した複数の基板貫通孔３ｂを貫通して突き出た複数の嵌合ピン７ａを複数の嵌合孔３８ｂに圧入して嵌合固定することによって、補正基板７および複数の嵌合ピン７ａを含む立体構造を形成する。この場合、図１０に示したように固体撮像素子２と回路基板３とを貫通し枠体３８に嵌め込まれた複数の嵌合ピン７ａは、このような補正基板７および枠体３８による立体構造体の支柱として機能する。このような立体構造体は、図１０に示すように固体撮像素子２および回路基板３を面接触状態で内部に挟み込み、この結果、この固体撮像素子２の反りを強固に低減する。なお、枠体３８は、この立体構造体のベースをなす剛性基板である補正基板７による固体撮像素子２の反り補正作用を支援する。
【００８１】
なお、これら複数の嵌合孔３８ｂは、上述した固体撮像素子２の各貫通孔２ｄの場合と同様に補正基板７の各嵌合ピン７ａを圧入する程度の径に形成されてもよいが、回路基板３の各基板貫通孔３ｂの場合と同様に各嵌合ピン７ａを摺動自在に挿入可能な程度の径に形成されてもよい。このような各嵌合孔３８ｂに各嵌合ピン７ａを摺動自在に挿入する場合、枠体３８は、接着剤によって回路基板３に接着すればよい。また、これら複数の嵌合孔３８ｂに複数の嵌合ピン７ａを嵌合固定することによって回路基板３と枠体３８との固定が達成される場合、回路基板３と枠体３８との間隙に、この間隙を閉塞するための封止材（シール材）を充填してもよい。
【００８２】
つぎに、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニット３１の製造方法について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの製造方法の一例を示すフローチャートである。図１２は、補正基板に固体撮像素子と回路基板と枠体とを順次取り付ける状態を示す模式図である。本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニット３１は、上述した固体撮像素子２、回路基板３、カバーガラス３５、補正基板７および枠体３８を撮像ユニット３１の構成部品として予め準備し、接着剤４，６等を用いてこれらの各構成部品を組み合わせることによって製造される。
【００８３】
すなわち、図１１に示すように、まず、実施の形態１におけるステップＳ１０１の場合と同様に補正基板７に固体撮像素子２を取り付け（ステップＳ３０１）、つぎに、実施の形態１におけるステップＳ１０２の場合と同様に、この補正基板７上の固体撮像素子２と回路基板３とを仮実装する（ステップＳ３０２）。
【００８４】
つぎに、ステップＳ３０２によって仮実装した固体撮像素子２および回路基板３を補正基板７と枠体３８との間に挟み込む（ステップＳ３０３）。このステップＳ３０３において、枠体３８は、固体撮像素子２を仮実装後の回路基板３の開口部３ａと自身の開口部３８ａとを連通させるように、この回路基板３に面的に取り付けられる。この場合、枠体３８の複数の嵌合孔３８ｂには、図１２に示すように、仮実装後の固体撮像素子２の各貫通孔２ｄと回路基板３の各基板貫通孔３ｂとを順次貫通して回路基板３から突き出た複数の嵌合ピン７ａが圧入される。この結果、枠体３８は、各開口部３ａ，３８ａを対向させた状態で回路基板３に面接触して固定され、この枠体３８および補正基板７は、複数の嵌合ピン７ａを支柱とする立体構造体の内部に仮実装後の固体撮像素子２および回路基板３を挟み込む。
【００８５】
その後、この立体構造体の内部に挟み込まれた固体撮像素子２と回路基板３とを本実装する（ステップＳ３０４）。このステップＳ３０４において、上述した立体構造体内部の仮実装体、すなわち、ステップＳ３０２の仮実装工程において仮実装した固体撮像素子２および回路基板３は、上述した補正基板７および枠体３８による立体構造体に挟み込まれた状態を維持しつつ、リフロー炉等の所定の加熱装置に投入され、この加熱装置によって加熱処理される。この加熱処理によって、固体撮像素子２の各突起電極２ｃは、回路基板３の各電極パッドに溶着接合される。この結果、固体撮像素子２と回路基板３とのフリップチップ実装が真に達成され、固体撮像素子２は、回路基板３の開口部３ａを介して枠体３８の開口部３８ａと受光部２ａとを対向させた状態で回路基板３と電気的に接続される。
【００８６】
ここで、この本実装後（すなわち真のフリップチップ実装後）の状態において、補正基板７の各嵌合ピン７ａは、枠体３８と協同して、この回路基板３の熱収縮力に抗して各一対の貫通孔２ｄと基板貫通孔３ｂとの相対的位置関係を維持している。これとともに、補正基板７は、この回路基板３の熱収縮力に比して強い剛性および枠体３８の支援的な剛性によって固体撮像素子２の反りを補正し、この結果、この固体撮像素子２を平坦な状態に維持している。
【００８７】
つぎに、ステップＳ３０４による本実装工程後の固体撮像素子２と回路基板３との間に接着剤４を充填する（ステップＳ３０５）。このステップＳ３０５において、接着剤４は、実施の形態１におけるステップＳ１０４の場合と同様に、固体撮像素子２と回路基板３との間隙に充填され、さらに、この回路基板３上の固体撮像素子２の周囲に沿って裾野形状に塗布される（図１０参照）。
【００８８】
その後、回路基板３に本実装済みの固体撮像素子２を封止する（ステップＳ３０６）。このステップＳ３０６において、カバーガラス３５は、図１０に示したように、本実装後の回路基板３の開口部３ａに連通する枠体３８の開口部３８ａを覆うように枠体３８に固定される。この際、枠体３８とカバーガラス３５との間に接着剤６を介在させ、この接着剤６によって枠体３８とカバーガラス３５とを接着するとともに枠体３８とカバーガラス３５との間隙を閉塞する。このように枠体３８に取り付けられたカバーガラス３５は、実施の形態１の場合と同様に、固体撮像素子２の受光部２ａへの光入射を可能にしつつ、内部に受光部２ａを封止する。
【００８９】
上述したステップＳ３０１〜Ｓ３０６の各製造工程を順次行うことによって、図１０に示した構成を有する撮像ユニット３１を製造することができる。このように製造された撮像ユニット３１は、実施の形態１にかかる撮像ユニット１の場合と同様に、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、被検体の臓器内部を観察するための内視鏡、撮像機能を備えた携帯電話機等、各種態様の電子撮像装置に内蔵することができる。
【００９０】
つぎに、上述した補正基板７および枠体３８を含む立体構造体による固体撮像素子２の反り低減作用について説明する。図１３は、補正基板および枠体を含む立体構造体によって固体撮像素子の反りを低減する状態を示す模式図である。
【００９１】
この実施の形態３にかかる撮像ユニット３１の補正基板７は、図１３に示すように、枠体３８と協同して複数の嵌合ピン７ａを支柱として含む立体構造体１８を形成する。この立体構造体１８は、仮実装後の固体撮像素子２および回路基板３（すなわち仮実装体）を内部に挟み込んだ状態を維持する。このような仮実装体を挟み込んだ立体構造体１８は、上述したステップＳ３０４の本実装工程において加熱処理される。
【００９２】
ここで、立体構造体１８内の回路基板３は、ステップＳ３０４における加熱処理によって熱膨張し、その後、常温まで温度低下しつつ熱収縮する。この状態において、立体構造体１８は、図１３に示すように、回路基板３の熱膨張力を受け、その後、回路基板３の熱収縮力を受ける。このような立体構造体１８は、このように熱変形する回路基板３および固体撮像素子２に対して反作用力Ｆ１１，Ｆ１２を作用させる。具体的には、この立体構造体１８内の補正基板７および枠体３８は、各嵌合ピン７ａを介して回路基板３の熱膨張力を受け、その後、各嵌合ピン７ａを介して回路基板３の熱収縮力を受ける。このような補正基板７は、上述したように回路基板３の熱変形力に比して強い剛性を有し、このように熱変形する回路基板３および固体撮像素子２に対して、枠体３８の剛性と自身の剛性とに基づいた反作用力Ｆ１１，Ｆ１２を作用させる。
【００９３】
なお、この立体構造体１８に発生する一方の反作用力Ｆ１１は、回路基板３および固体撮像素子２の熱膨張力に対抗する力であり、他方の反作用力Ｆ１２は、回路基板３および固体撮像素子２の熱収縮力に対抗する力である。
【００９４】
立体構造体１８は、上述した回路基板３の熱膨張力に対抗する反作用力Ｆ１１によって、加熱処理時の回路基板３の熱膨張変形に伴う固体撮像素子２の熱膨張変形を抑制し、これによって、この固体撮像素子２の熱膨張に起因する応力を十分に吸収する。この結果、立体構造体１８は、このような応力によって招来される固体撮像素子２の反りを低減する。この場合、立体構造体１８内の補正基板７は、枠体３８と協同してこの固体撮像素子２の反りを低減する。
【００９５】
一方、立体構造体１８は、上述した回路基板３の熱収縮力に対抗する反作用力Ｆ１２によって、温度低下時の回路基板３の熱収縮変形に伴う固体撮像素子２の熱収縮変形を抑制し、これによって、この固体撮像素子２の熱収縮に起因する応力を十分に吸収する。この結果、立体構造体１８は、このような応力によって招来される固体撮像素子２の反りを低減する。この場合、立体構造体１８内の補正基板７は、枠体３８と協同してこの固体撮像素子２の反りを低減する。
【００９６】
以上のようにして、補正基板７は、枠体３８の支援を受けつつ、加熱処理後、具体的には回路基板３へのフリップチップ実装後の固体撮像素子２の反りを補正する。このような補正基板７および枠体３８の作用によって、回路基板３上の固体撮像素子２は、受光部２ａの平坦な状態を一層強固に維持することができる。なお、上述した立体構造体１８において、複数の嵌合ピン７ａは、この回路基板３の熱膨張力または熱収縮力に抗して複数の貫通孔２ｄと複数の基板貫通孔３ｂとの各相対位置関係を対毎に維持する。
【００９７】
なお、立体構造体１８は、上述した固体撮像素子２のフリップチップ実装工程後における加熱処理（例えば、接着剤４，６の熱硬化処理等）の前後においても、同様に、回路基板３の熱変形を抑制でき、この結果、この回路基板３の熱収縮に起因する固体撮像素子２の反りを低減することができる。
【００９８】
以上、説明したように、本発明の実施の形態３では、固体撮像素子を仮実装した回路基板を貫通して突き出た複数の嵌合ピンを枠体に形成した複数の嵌合孔に嵌め込んでこの回路基板と枠体とを相対的に固定し、これら複数の嵌合ピンを支柱としてこの枠体と補正基板とによって形成される立体構造体によって、この回路基板の熱収縮変形に伴う固体撮像素子の反りを補正するようにし、その他を実施の形態１と同様に構成した。このため、上述した実施の形態１と同様の作用効果を享受するとともに、このような補正基板と枠体とが相互に協同して回路基板の熱収縮変形に伴う固体撮像素子の熱収縮変形を抑制でき、この結果、加熱処理による実装後の回路基板と固体撮像素子との熱収縮差を一層強固に抑制して固体撮像素子の反りを確実に低減することができる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態１〜３では、回路基板に固体撮像素子を実装完了後にカバーガラスを取り付けていたが、これに限らず、回路基板に固体撮像素子を実装完了する前にカバーガラスを取り付け、このカバーガラスを取り付けた状態で回路基板と固体撮像素子との実装工程を行ってもよい。
【０１００】
具体的には、上述した実施の形態１においては、ステップＳ１０３の本実装工程以前の工程、例えばステップＳ１０２の仮実装工程後の仮実装体１０にカバーガラス５を取り付け、このカバーガラス５を取り付けた仮実装体１０を用いてステップＳ１０３の本実装工程を行ってもよい。一方、上述した実施の形態２においては、ステップＳ２０１における固体撮像素子２の本実装以前、すなわち、このステップＳ１０２における固体撮像素子２の仮実装工程後に、固体撮像素子２と回路基板３との仮実装体にカバーガラス５を取り付け、このカバーガラス５を取り付けた仮実装体を用いて固体撮像素子２と回路基板３との本実装（加熱処理）を行ってもよい。
【０１０１】
ここで、この実施の形態１，２において、カバーガラス５は、複数の嵌合孔５ａに複数の嵌合ピン７ａを嵌め込んだ状態で回路基板３に固定され、この結果、これら複数の嵌合ピン７ａを支柱として補正基板７，２７とカバーガラス５とを含む立体構造体が形成される。この立体構造体は、上述した実施の形態３における立体構造体１８と同様に固体撮像素子２の反りを低減することができる。ここで、カバーガラス５は、上述したように複数の基板貫通孔３ｂに対応する複数の嵌合孔５ａが形成され、実施の形態３における枠体３８の場合と同様に、複数の基板貫通孔３ｂを貫通して突き出た複数の嵌合ピン７ａを複数の嵌合孔５ａに嵌合固定することによって補正基板７，２７および複数の嵌合ピン７ａを含む立体構造を形成する。このような立体構造内のカバーガラス５は、補正基板７，２７による固体撮像素子２の反りの補正を支援する支援部材として機能する。
【０１０２】
一方、上述した実施の形態３においては、ステップＳ３０４の本実装工程以前の工程、例えばステップＳ３０３の工程後の立体構造体１８にカバーガラス３５を取り付け、このカバーガラス３５を取り付けた立体構造体１８を用いてステップＳ３０４の本実装工程を行ってもよい。
【０１０３】
なお、上述した実施の形態１〜３では、固体撮像素子２を封止するためにカバーガラスを取り付けていたが、固体撮像素子２を封止するために用いる透光性部材は、上述したカバーガラスに限らず、アクリル等の樹脂、ローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ、レンズまたはプリズム等の板状光学部材であってもよい。
【０１０４】
また、上述した実施の形態１〜３では、回路基板３に固体撮像素子２をフリップチップ実装した場合を例示したが、これに限らず、回路基板３に固体撮像素子２を銀ペ−スト材等の接着剤等によってダイボンディング実装し、この回路基板３と固体撮像素子２とを金属ワイヤボンディング技術によって電気的に接続してもよい。
【０１０５】
さらに、上述した実施の形態１〜３では、固体撮像素子２の各貫通孔２ｄと回路基板３の各基板貫通孔３ｂとが対毎に対向配置されていたが、これに限らず、このような各一対の貫通孔２ｄおよび基板貫通孔３ｂは、互いに対向していなくてもよい。この場合、各一対の貫通孔２ｄおよび基板貫通孔３ｂを貫通する各嵌合ピン７ａは、この非対向配置に合わせて屈曲または湾曲させればよい。
【０１０６】
また、上述した実施の形態１〜３では、固体撮像素子２の各貫通孔２ｄは、複数の突起電極２ｃの外側に形成されていたが、これに限らず、受光部２ａの外側であれば、突起電極２ｃと同列または同行の位置に形成されてもよいし、受光部２ａと突起電極２ｃとの間に形成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明にかかる撮像ユニットは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えた撮像ユニットに有用であり、特に、回路基板の熱収縮に起因する固体撮像素子の反りを低減することができる撮像ユニットに適している。
【符号の説明】
【０１０８】
１，２１，３１  撮像ユニット
２  固体撮像素子
２ａ  受光部
２ｂ  駆動回路部
２ｃ  突起電極
２ｄ  貫通孔
３  回路基板
３ａ  開口部
３ｂ  基板貫通孔
４，６  接着剤
５，３５  カバーガラス
５ａ  嵌合孔
７，２７  補正基板
７ａ  嵌合ピン
１０  仮実装体
１５  実装体
１８  立体構造体
３８  枠体
３８ａ  開口部
３８ｂ  嵌合孔
【図１】
2011066091.tif 000003
【図２】
2011066091.tif 000004
【図３】
2011066091.tif 000005
【図４】
2011066091.tif 000006
【図５】
2011066091.tif 000007
【図６】
2011066091.tif 000008
【図７】
2011066091.tif 000009
【図８】
2011066091.tif 000010
【図９】
2011066091.tif 000011
【図１０】
2011066091.tif 000012
【図１１】
2011066091.tif 000013
【図１２】
2011066091.tif 000014
【図１３】
2011066091.tif 000015