(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの電気信号を伝送する回路基板と、前記固体撮像素子の駆動および読出し信号処理部が集積されたＬＳＩ（大規模集積回路）と、チップ部品と、前記固体撮像素子の発熱を放熱する固体撮像素子用放熱フィンと、前記回路基板に実装される前記ＬＳＩおよび前記チップ部品の発熱を放熱する実装部品用放熱フィンと、を少なくとも含んで構成される固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の固体撮像素子接合領域に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記回路基板とを電気的に接続し、
前記ＬＳＩおよび前記チップ部品を、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板の第一主面上のＬＳＩ・チップ部品実装領域に実装して、前記回路基板と電気的に接続し、
前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板上の前記固体撮像素子接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に、前記固体撮像素子の有効画素領域よりも広い領域で接合し、
前記実装部品用放熱フィンを、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品が実装された前記回路基板上の前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と同一の広さの領域または前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域よりも広い領域で接合する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
複数個の前記固体撮像素子を、前記回路基板の第一主面上のそれぞれの前記固体撮像素子接合領域に隙間なく接合するとともに、前記固体撮像素子それぞれと前記回路基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記回路基板の基材として、窒化アルミ材を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子と前記回路基板との接続を中継する中継基板をさらに備え、
前記中継基板の主面を、前記固体撮像素子の主面と同一の広さの領域または前記固体撮像素子の主面よりも広い領域を形成する形状とし、
前記固体撮像素子の主面全体を前記中継基板の主面に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記中継基板とを電気的に接続し、
前記固体撮像素子が接合された前記中継基板の主面と対向する反対側の前記中継基板の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の中継基板接合領域に隙間なく接合するとともに前記中継基板と前記回路基板とを電気的に接続する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像素子用放熱フィンが前記回路基板と接合される領域を、前記中継基板接合領域と同一の広さの領域または前記中継基板接合領域よりも広い領域を形成する形状とし、
前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記中継基板が接合された前記回路基板上の前記中継基板接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に接合する
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記中継基板の基材として、窒化アルミ材を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像素子または前記中継基板が接合された前記回路基板の第一主面上において前記固体撮像素子または前記中継基板の周囲に前記チップ部品を配置して実装し、
前記固体撮像素子用放熱フィンが前記回路基板と接合される領域を、前記固体撮像素子接合領域もしくは前記中継基板接合領域にさらに周囲に配置した前記チップ部品の領域を加えた広さの拡張接合領域と同じ広さの領域または該拡張接合領域よりも広い領域を形成する形状とし、
前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記回路基板上の前記拡張接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に接合する
ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像素子用放熱フィンおよび前記実装部品用放熱フィンの基材として、銅タングステン材を用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記固体撮像素子用放熱フィンおよび前記実装部品用放熱フィンの基材として、前記固体撮像素子の基材もしくは前記中継基板の基材と同一の材料、または、前記固体撮像素子の基材もしくは前記中継基板の基材に物性値が近い材料を用いることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの電気信号を伝送する回路基板と、前記固体撮像素子の駆動および読出し信号処理部が集積されたＬＳＩ（大規模集積回路）と、チップ部品と、前記固体撮像素子の発熱を放熱する固体撮像素子用放熱フィンと、前記回路基板に実装される前記ＬＳＩおよび前記チップ部品の発熱を放熱する実装部品用放熱フィンと、を少なくとも含んで構成される固体撮像装置からの発熱を放熱する固体撮像装置放熱方法であって、
前記固体撮像素子の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の固体撮像素子接合領域に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記回路基板とを電気的に接続し、
前記ＬＳＩおよび前記チップ部品を、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板の第一主面上のＬＳＩ・チップ部品実装領域に実装して、前記回路基板と電気的に接続し、
前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板上の前記固体撮像素子接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に、前記固体撮像素子の有効画素領域よりも広い領域で接合し、
前記実装部品用放熱フィンを、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品が実装された前記回路基板上の前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と同一の広さの領域または前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域よりも広い領域で接合する
ことを特徴とする固体撮像装置放熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法に関し、特に、固体撮像素子およびＬＳＩ、チップ部品双方の放熱構造を備えた固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置においては、動作時の発熱を効率良く放熱することができず、固体撮像装置の連続撮像時間の経過に伴い、撮像動作時の発熱によって温度が上昇してしまい、固体撮像装置の撮像性能が低下することから、所望の連続撮像時間を達成することができないという課題があった。このような課題を解決するために、特許文献１の特開２０１３-９８８５３号公報「固体撮像装置」や特許文献２の特許第３５１１４６３号公報「固体撮像装置および大面積固体撮像装置」等に開示されているような固体撮像装置が提案されている。
【０００３】
前記特許文献１においては、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Devices）型の固体撮像装置は、動作時の発熱を高効率に放熱することを目的としている。図５は、従来技術として当該特許文献１に記載された固体撮像装置の断面構造を示す断面図である。
【０００４】
図５に示すように、当該特許文献１に記載の固体撮像装置２Ａは、固体撮像素子１０と、二つの半導体素子５０および半導体素子６０と、伝熱部材８０と、冷却ブロック８４と、回路基板１１０と、を備えており、固体撮像素子１０からの発熱を、二つのバンプ５９およびバンプ６９それぞれを介して二つの半導体素子５０および半導体素子６０に伝え、二つの半導体素子５０および半導体素子６０に伝えられた熱は、アンダーフィル７４を介して伝熱部材８０に伝えられ、しかる後、伝熱部材８０と接合されている冷却ブロック８４から空間に放熱するという構造にしている。
【０００５】
また、前記特許文献２についても、ＣＣＤ型の固体撮像装置において、動作時の発熱を高効率に放熱することを目的としている。図６は、従来技術として当該特許文献２に記載された固体撮像装置の断面構造を示す断面図である。
【０００６】
前述した前記特許文献１に記載の固体撮像装置２Ａの場合には、図５に示したように、動作時の発熱を伝送する経路として固体撮像素子１０の主面の一部分（両端部）のみしか使用しておらず、固体撮像素子１０の動作時の発熱を十分に放熱することができないという課題がある。これに対して、当該特許文献２に記載のＣＣＤ型の固体撮像装置３１においては、図６に示すように、パッケージ７２のダイパッド面７３が撮像素子３の光入射面よりも小さいものの、撮像素子３の光入射面の反対側の接着面６２がパッケージ７２と面接着された構造になっていて、撮像素子３の発熱を、広い面積で接着された接着面６２からパッケージ７２に伝達し、しかる後、絶縁基板４２および取り付けネジ８を介してコールドフィンガ１５から冷却機に伝達するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３-９８８５３号公報（第４−５頁、図１）
【特許文献２】特許第３５１１４６３号公報（第３−４頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１や前記特許文献２に記載されたような従来の技術においては、以下のような問題がある。
【０００９】
前記特許文献１に記載のような構造においては、図５を用いて前述したように、固体撮像素子１０の主面の一部分（両端部）のみしか動作時の発熱を伝送する経路として使用しておらず、固体撮像素子１０の動作時の発熱を十分に放熱することはできない。さらに、固体撮像素子１０の中心部と外周部とには温度差（温度勾配）が発生し、撮像データの信頼性が低下するという問題もある。
【００１０】
また、前記特許文献２に記載されたような技術においても、図６を用いて前述したように、前記特許文献１の場合に比して若干の改善を図ることはできるものの、撮像素子３（固体撮像素子）の放熱経路として、撮像素子３の光入射面の反対側の接着面６２と面接触するパッケージ７２が撮像素子３の光入射面よりも小さい面積であり、該パッケージ７２のダイパッド面７３も撮像素子３の光入射面よりも小さくなる構造であるため、撮像素子３の動作時の発熱を十分に放熱することはできない。さらに、前記特許文献１の場合と同様に、撮像素子３の中心部と外周部とには温度差（温度勾配）が発生し、撮像データの信頼性が低下するという問題もある。
【００１１】
さらに加えて、前記特許文献１の場合も同様であるが、前記特許文献２に記載の技術においては、固体撮像装置３１の電気信号を伝送する電気配線１４と、冷凍機に熱を伝えるコールドフィンガ１５と、の間の接続を明示的に形成する構造にはなっていないので、電気配線１４の発熱を放熱することができないという問題、つまり、回路基板と伝熱部材との間の熱的な連結が十分ではないので、回路基板の発熱を放熱することができないという問題もある。
【００１２】
すなわち、前記特許文献１や前記特許文献２に記載されたような従来の技術においては、固体撮像装置の放熱技術として、固体撮像素子そのものの放熱も不十分であるのみならず、固体撮像素子の放熱と回路基板の放熱とを同時に両立させることもできない。
【００１３】
（本発明の目的）
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子の十分な放熱と回路基板の放熱とを両立させることが可能な固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述の課題を解決するため、本発明による固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１５】
（１）本発明による固体撮像装置は、
固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの電気信号を伝送する回路基板と、前記固体撮像素子の駆動および読出し信号処理部が集積されたＬＳＩ（大規模集積回路）と、チップ部品と、前記固体撮像素子の発熱を放熱する固体撮像素子用放熱フィンと、前記回路基板に実装される前記ＬＳＩおよび前記チップ部品の発熱を放熱する実装部品用放熱フィンと、を少なくとも含んで構成される固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の固体撮像素子接合領域に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記回路基板とを電気的に接続し、
前記ＬＳＩおよび前記チップ部品を、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板の第一主面上のＬＳＩ・チップ部品実装領域に実装して、前記回路基板と電気的に接続し、
前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板上の前記固体撮像素子接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に、前記固体撮像素子の有効画素領域よりも広い領域で接合し、
前記実装部品用放熱フィンを、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品が実装された前記回路基板上の前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と同一の広さの領域または前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域よりも広い領域で接合する
ことを特徴とする。
【００１６】
（２）本発明による固体撮像装置放熱方法は、
固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの電気信号を伝送する回路基板と、前記固体撮像素子の駆動および読出し信号処理部が集積されたＬＳＩ（大規模集積回路）と、チップ部品と、前記固体撮像素子の発熱を放熱する固体撮像素子用放熱フィンと、前記回路基板に実装される前記ＬＳＩおよび前記チップ部品の発熱を放熱する実装部品用放熱フィンと、を少なくとも含んで構成される固体撮像装置からの発熱を放熱する固体撮像装置放熱方法であって、
前記固体撮像素子の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の固体撮像素子接合領域に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記回路基板とを電気的に接続し、
前記ＬＳＩおよび前記チップ部品を、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板の第一主面上のＬＳＩ・チップ部品実装領域に実装して、前記回路基板と電気的に接続し、
前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板上の前記固体撮像素子接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に、前記固体撮像素子の有効画素領域よりも広い領域で接合し、
前記実装部品用放熱フィンを、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品が実装された前記回路基板上の前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と同一の広さの領域または前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域よりも広い領域で接合する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法においては、固体撮像素子の主面全体を、ＬＳＩおよびチップ部品を実装する回路基板の第一主面上に隙間なく接合し、且つ、固体撮像素子全面を接合した領域に対向する回路基板の裏側（反対側）の第二主面上の位置に固体撮像素子の有効画素領域よりも広い接合面を有する固体撮像素子用放熱フィンを接合し、且つ、ＬＳＩおよびチップ部品を実装した領域に対向する回路基板の裏側（反対側）の第二主面上の位置にＬＳＩおよびチップ部品の実装領域よりも同等以上に広い接合面を有する実装部品用放熱フィンを接合した構造としている。
【００１９】
而して、固体撮像素子にて発生した熱を回路基板、固体撮像素子用放熱フィンの順番の伝熱経路により効率的に放熱することができ、且つ、固体撮像素子内における温度差（温度勾配）も抑制することができる。さらに、ＬＳＩやチップ部品から発生した熱についても、回路基板、実装部品用放熱フィンの順番の伝熱経路により効率的に放熱することができる。
【００２０】
つまり、固体撮像素子の主面全体から放熱することができるので、固体撮像素子内で温度勾配を抑制することが可能であり、且つ、固体撮像素子の主面全体からの放熱と回路基板上に実装されているＬＳＩやチップ部品の放熱とを両立させる構造であるので、従来技術の課題を解決して、固体撮像装置の動作時の発熱を効率良く放熱することができ、且つ、固体撮像装置の連続撮像時間の経過に伴い、撮像動作時の発熱により固体撮像装置の温度が上昇して、固体撮像装置の撮像性能が低下するという事態の発生を抑制し、所望の連続撮像時間を達成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による第一の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図である。
【図２】本発明による第二の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図である。
【図３】本発明による第三の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図である。
【図４】本発明による第四の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図である。
【図５】従来技術として前記特許文献１に記載された固体撮像装置の断面構造を示す断面図である。
【図６】従来技術として前記特許文献２に記載された固体撮像装置の断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明による固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。
【００２３】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法においては、固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの電気信号を伝送する回路基板と、前記固体撮像素子の駆動および読出し信号処理部が集積されたＬＳＩ（大規模集積回路）と、チップ部品と、前記固体撮像素子の発熱を放熱する固体撮像素子用放熱フィンと、前記回路基板に実装される前記ＬＳＩおよび前記チップ部品の発熱を放熱する実装部品用放熱フィンと、を少なくとも含んで構成されていて、前記固体撮像素子の主面全体を、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品を実装する前記回路基板の第一主面上に隙間なく接合し、且つ、固体撮像素子全面を接合した領域に対向する回路基板の裏側の第二主面上の位置に固体撮像素子の有効画素領域よりも広い接合面を有する固体撮像素子用放熱フィンを接合し、且つ、ＬＳＩおよびチップ部品を実装した領域に対向する回路基板の裏側の第二主面上の位置にＬＳＩおよびチップ部品の実装領域よりも同等以上に広い接合面を有する実装部品用放熱フィンを接合することを、主要な特徴としている。
【００２４】
つまり、前記固体撮像素子の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の固体撮像素子接合領域に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記回路基板とを電気的に接続し、
且つ、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品を、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板の第一主面上のＬＳＩ・チップ部品実装領域に実装して、前記回路基板と電気的に接続し、
且つ、前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記固体撮像素子が接合された前記回路基板上の前記固体撮像素子接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に、前記固体撮像素子の有効画素領域よりも広い領域で接合し、
且つ、前記実装部品用放熱フィンを、前記ＬＳＩおよび前記チップ部品が実装された前記回路基板上の前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域と同一の広さの領域または前記ＬＳＩ・チップ部品実装領域よりも広い領域で接合する
ことを主要な特徴としている。
【００２５】
また、本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法においては、前記固体撮像素子と前記回路基板との接続を中継する中継基板をさらに備え、該中継基板の主面は前記固体撮像素子の主面と同等以上に広い形状であり、且つ、前記固体撮像素子の主面全体を前記中継基板の主面に隙間なく接合し、且つ、前記固体撮像素子が接合された主面の裏側（反対側）の前記中継基板の主面全体を、前記回路基板の第一主面に隙間なく接合することも主要な特徴としている。ここで、かくのごとき中継基板をさらに備えている場合には、前記中継基板全面を接合した領域に対向する前記回路基板の裏側の第二主面上の位置に前記中継基板の前記回路基板への接合領域と同様以上に広い接合面を有する固体撮像素子用放熱フィンを接合する。
【００２６】
つまり、前記固体撮像素子と前記回路基板との接続を中継する中継基板をさらに備え、
前記中継基板の主面を、前記固体撮像素子の主面と同一の広さの領域または前記固体撮像素子の主面よりも広い領域を形成する形状とし、
且つ、前記固体撮像素子の主面全体を前記中継基板の主面に隙間なく接合するとともに前記固体撮像素子と前記中継基板とを電気的に接続し、
且つ、前記固体撮像素子が接合された前記中継基板の主面と対向する反対側の前記中継基板の主面全体を、前記回路基板の第一主面上の中継基板接合領域に隙間なく接合するとともに前記中継基板と前記回路基板とを電気的に接続し、
さらに、前記固体撮像素子用放熱フィンが前記回路基板と接合される領域を、前記中継基板接合領域と同一の広さの領域または前記中継基板接合領域よりも広い領域を形成する形状とし、
且つ、前記固体撮像素子用放熱フィンを、前記中継基板が接合された前記回路基板上の前記中継基板接合領域と対向する反対側の前記回路基板の第二主面上の位置に接合することも主要な特徴としている。
【００２７】
而して、本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法においては、前記固体撮像素子にて発生した熱を、前記回路基板、前記固体撮像素子用放熱フィンの順番の伝熱経路、または、前記中継基板をさらに備えている場合には、前記中継基板、前記回路基板、前記固体撮像素子用放熱フィンの順番の伝熱経路により効率的に放熱することができ、且つ、前記固体撮像素子内での温度差（温度勾配）も抑制することができる。さらに、前記ＬＳＩや前記チップ部品から発生した熱についても、前記回路基板、前記実装部品用放熱フィンの順番の伝熱経路により効率的に放熱することができる。
【００２８】
つまり、本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置放熱方法においては、前記特許文献１や前記特許文献２のような従来の固体撮像装置において発生していた、固体撮像素子そのものの放熱が不十分で、且つ、回路基板の放熱との両立も不可能であるという問題、すなわち、次のような問題を確実に解決することができる。
（１）固体撮像素子の動作時の発熱を、該固体撮像素子の主面の一部分しか伝送する経路として使用しておらず、固体撮像素子の動作時発熱を十分に放熱することができないという問題。
（２）固体撮像素子の中心部と外周部とに温度差（温度勾配）が発生し、撮像データの信頼性が低下するという問題。
（３）回路基板と伝熱部材の熱的な連結が十分ではなかったため、回路基板の発熱を放熱することができないという問題。
【００２９】
（第一の実施形態の構成例）
次に、本発明による固体撮像装置の構成例について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明による第一の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図であり、図１（Ａ）は、上方向から眺めた平面図であり、図１（Ｂ）は、正面方向の正断面図であり、図１（Ｃ）は、右側面方向の側断面図である。
【００３０】
図１に示す固体撮像装置１００は、固体撮像素子１０１と、該固体撮像素子１０１と図示しない電気的接続手段を用いて電気的に接続されている中継基板１０２と、該固体撮像素子１０１の駆動および読出し信号を処理部等が集積しているＬＳＩ（大規模集積回路）１０４およびチップ部品１０５が実装されている回路基板１０３と、固体撮像素子１０１の発熱を放熱する固体撮像素子用放熱フィン１０６と、回路基板１０３に実装したＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５の発熱を放熱する実装部品用放熱フィン１０７と、を少なくとも含んで形成されている。
【００３１】
図１の固体撮像装置１００において、中継基板１０２の主面は、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、固体撮像素子１０１の主面と同一または大きくなるように形成している（図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示す例においては、中継基板１０２の主面が固体撮像素子１０１よりも大きくなるように形成している）。固体撮像素子１０１の主面全体は、中継基板１０２の主面に隙間なく接合され、固体撮像素子１０１と中継基板１０２との間は図示していない電気的接続手段を用いて電気的に接続されている。
【００３２】
また、固体撮像素子１０１の主面全体が接合されている中継基板１０２は、図１（Ａ）に示すように、主面の大きさが回路基板１０３の第一主面１０３ａおよび第二主面１０３ｂよりも小さく、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、固体撮像素子１０１との接合面の反対側の中継基板１０２の主面全体が回路基板１０３の第一主面１０３ａに隙間なく接合され、中継基板１０２と回路基板１０３との間は図示していない電気的接続手段を用いて電気的に接続されている。
【００３３】
また、固体撮像素子用放熱フィン１０６が回路基板１０３と接合される領域（接合面）は、図１（Ｃ）に示すように、回路基板１０３上に中継基板１０２を介して配置されている固体撮像素子１０１の有効画素領域よりも広く、好ましくは、中継基板１０２の主面が回路基板１０３の第一主面１０３ａに接合される領域の中継基板接合領域１０２ａと同一の広さの領域または中継基板接合領域１０２ａよりも広い領域を形成する形状とし、且つ、中継基板１０２が接合される回路基板１０３上の中継基板接合領域１０２ａと対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂ上の位置に接合されている。
【００３４】
同様に、実装部品用放熱フィン１０７が回路基板１０３と接合される領域（接合面）は、図１（Ｃ）に示すように、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５が回路基板１０３の第一主面１０３ａに実装される領域のＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａと同一の広さの領域またはＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａよりも広い領域を形成する形状とし、且つ、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５が実装される回路基板１０３上のＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａと対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂ上の位置に接合されている。
【００３５】
（第一の実施形態の製法の説明）
次に、図１に示した固体撮像装置１００の製造方法について、その一例を説明する。
【００３６】
まず、中継基板１０２の主面に対して固体撮像素子１０１の主面全体をダイボンディングして隙間なく接合した後、固体撮像素子１０１と中継基板１０２との間を図示しない電気的接続手段を用いて電気的に接続する。次に、回路基板１０３の第一主面１０３ａ上の中継基板接合領域１０２ａに、固体撮像素子１０１が電気的および機械的に接続（接合）されている中継基板１０２の反対側の主面全体を接合し、さらに、回路基板１０３の第一主面１０３ａ上のＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａに、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５を実装して、中継基板１０２、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５のそれぞれを図示しない電気的接続手段を用いて回路基板１０３と電気的に接続する。この結果、中継基板１０２とＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５との間も電気的に接続された状態になる。
【００３７】
なお、中継基板１０２の主面は、前述したように、固体撮像素子１０１の主面と同一の広さの領域または固体撮像素子１０１の主面よりも広い領域を形成する形状である。
【００３８】
ここで、固体撮像素子１０１が電気的および機械的に接続されている中継基板１０２と回路基板１０３との間の電気的接続手段としては、例えば、ワイヤーボンディング、ハンダ接続、異方性導電ペースト接続等が好ましい。また、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５と回路基板１０３との間の電気的接続手段についても、ワイヤーボンディング、ハンダ接続、異方性導電ペースト接続等が好ましい。
【００３９】
しかる後、固体撮像素子１０１が電気的および機械的に接続されている中継基板１０２が接合された回路基板１０３の第一主面１０３ａ上の中継基板接合領域１０２ａの位置と対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂの位置には、固体撮像素子用放熱フィン１０６が接合される。なお、固体撮像素子用放熱フィン１０６は、好ましくは、蝋付けや高熱伝導性を備えた接着剤等を用いて、回路基板１０３の第二主面１０３ｂに接合されることが望ましい。
【００４０】
同様に、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５が実装されている回路基板１０３の第一主面１０３ａ上のＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａの位置と対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂの位置には、実装部品用放熱フィン１０７が接合される。なお、実装部品用放熱フィン１０７についても、好ましくは、蝋付けや高熱伝導性を備えた接着剤等を用いて、回路基板１０３の第二主面１０３ｂに接合されることが望ましい。
【００４１】
また、固体撮像素子用放熱フィン１０６が回路基板１０３と接合される領域（接合面）は、前述したように、固体撮像素子１０１の有効画素領域よりも広く、好ましくは、中継基板１０２の主面が回路基板１０３の第一主面１０３ａに対して接合される領域の中継基板接合領域１０２ａと同一の広さまたは中継基板接合領域１０２ａよりも広い領域を形成する形状としている。同様に、実装部品用放熱フィン１０７の回路基板１０３と接合される領域（接合面）についても、前述したように、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５が回路基板１０３の第一主面１０３ａに対して実装される領域のＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａと同一の広さの領域またはＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａよりも広い領域を形成する形状としている。
【００４２】
また、中継基板１０２および回路基板１０３の材料としては、熱伝導率の高い材料が好ましい。代表的には、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を基材とした材料が好適である。
【００４３】
固体撮像素子用放熱フィン１０６および実装部品用放熱フィン１０７の材料についても、同様に、熱伝導率の高い材料が好ましい。代表的には、ＣｕＷ（銅タングステン）を基材とした材料が好適である。あるいは、固体撮像素子用放熱フィン１０６および実装部品用放熱フィン１０７の材料に、中継基板１０２および回路基板１０３の材料と同一のもの、または、物性値（特に、熱伝導率／熱膨張係数等）が近いもの例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）を選択するようにしても良く、かくのごとき材料を用いることによって、相対的な熱抵抗を最小限に抑制することができ、且つ、温度変化に伴う熱膨張係数差に起因する形状変形も最小限に抑制することができる。
【００４４】
（第二の実施形態の構成例）
次に、本発明による固体撮像装置の図１とは異なる他の構成例について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明による第二の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図であり、図２（Ａ）は、上方向から眺めた平面図であり、図２（Ｂ）は、正面方向の正断面図であり、図２（Ｃ）は、右側面方向の側断面図である。
【００４５】
図２に示す固体撮像装置１００Ａは、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００と異なり、中継基板１０２はなく、図２（Ｃ）に示すように、固体撮像素子１０１の主面全体を、直接、回路基板１０３の第一主面１０３ａ上の固体撮像素子接合領域１０１ａに接合している。その他の部位に関しては、図１に示した固体撮像装置１００と同じ構成としている。
【００４６】
（第二の実施形態の製法の説明）
図２に示した固体撮像装置１００Ａの製造方法に関し、第一の実施形態と異なる工程についてその一例を説明する。
【００４７】
まず、回路基板１０３の第一主面１０３ａに対して固体撮像素子接合領域１０１ａの領域において固体撮像素子１０１の主面全体を隙間なくダイボンディングして接合した後、固体撮像素子１０１と回路基板１０３との間を図示しない電気的接続手段を用いて電気的に接続する。その他の部位の製法については、第一の実施形態の場合と同様である。
【００４８】
ただし、第二の実施形態においては、前述のように、中継基板１０２が存在していないので、固体撮像素子用放熱フィン１０６が回路基板１０３と接合される領域（接合面）は、図２（Ｃ）に示すように、固体撮像素子１０１の有効画素領域よりも広く、好ましくは、固体撮像素子１０１の主面全体が回路基板１０３の第一主面１０３ａに対して接合される領域の固体撮像素子接合領域１０１ａと同一の広さまたは固体撮像素子接合領域１０１ａよりも広い領域を形成する形状としている。
【００４９】
図２に示す第二の実施形態の固体撮像装置１００Ａは、第一の実施形態として図１に示した固体撮像装置１００に比して、固体撮像素子１０１と固体撮像素子用放熱フィン１０６との間に中継基板１０２が介在していないので、より熱輸送を効率的に行うことができ、固体撮像素子用放熱フィン１０６を小型化することができるという利点が得られる。
【００５０】
（第三の実施形態の構成例）
次に、本発明による固体撮像装置の図１、図２とは異なる他の構成例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明による第三の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図であり、図３（Ａ）は、上方向から眺めた平面図であり、図３（Ｂ）は、正面方向の正断面図であり、図３（Ｃ）は、右側面方向の側断面図である。
【００５１】
図３に示す固体撮像装置１００Ｂは、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００および図２に示した第二の実施形態に係る固体撮像装置１００Ａと異なり、複数個の固体撮像素子１０１を、それぞれの中継基板１０２を介してまたは直接、回路基板１０３に電気的・機械的に接続（接合）している（図３には、図３（Ａ）、図３（Ｃ）に示すように、２個の固体撮像素子１０１をそれぞれの中継基板１０２を介して電気的・機械的に接続（接合）している場合を例示している）。その他の部位に関しては、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００、図２に示した第二の実施形態に係る固体撮像装置１００Ａと同じ構成としている。
【００５２】
したがって、図３に示す固体撮像装置１００Ｂは、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００および図２に示した第二の実施形態に係る固体撮像装置１００Ａに比して、固体撮像素子１０１を複数個集積しているので、実装面積の増加を抑制しながら、固体撮像素子１０１の総合画素数を増加させることができるという利点が得られる。
【００５３】
（第四の実施形態の構成例）
次に、本発明による固体撮像装置の図１ないし図３とは異なる他の構成例について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明による第四の実施形態に係る固体撮像装置の一構成例を示す構成図であり、図４（Ａ）は、上方向から眺めた平面図であり、図４（Ｂ）は、正面方向の正断面図であり、図４（Ｃ）は、右側面方向の側断面図である。
【００５４】
図４に示す固体撮像装置１００Ｃは、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００、図２に示した第二の実施形態に係る固体撮像装置１００Ａおよび図３に示した第三の実施形態に係る固体撮像装置１００Ｂと異なり、回路基板１０３の第一主面１０３ａ上において、中継基板１０２が接合された中継基板接合領域１０２ａの周囲または中継基板１０２が存在しない場合には固体撮像素子１０１が接合された固体撮像素子接合領域１０１ａの周囲（図４の場合は、中継基板１０２が存在している場合を例示している）にも、チップ部品１０５を配置して実装している。その他の部位に関しては、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００、図２に示した第二の実施形態に係る固体撮像装置１００Ａおよび図３に示した第三の実施形態に係る固体撮像装置１００Ｂと同じ構成としている。
【００５５】
ただし、第四の実施形態においては、前述のように、中継基板接合領域１０２ａの周囲または固体撮像素子接合領域１０１ａの周囲にも動作時に発熱するチップ部品１０５が配置されているので、固体撮像素子用放熱フィン１０６が回路基板１０３と接合される領域（接合面）は、図４（Ｃ）に示すように、固体撮像素子１０１の有効画素領域よりも広く、好ましくは、中継基板１０２の主面全体が回路基板１０３の第一主面１０３ａに対して接合される領域の中継基板接合領域１０２ａまたは中継基板１０２が存在しない場合には固体撮像素子１０１の主面全体が回路基板１０３の第一主面１０３ａに対して接合される領域の固体撮像素子接合領域１０１ａに、さらに、中継基板接合領域１０２ａもしくは固体撮像素子接合領域１０１ａの周囲に配置されたチップ部品１０５の実装領域を加えた領域である拡張接合領域１０２ｂと同一の広さまたは拡張接合領域１０２ｂよりも広い領域を形成する形状としている。
【００５６】
したがって、図４に示す固体撮像装置１００Ｃは、固体撮像素子用放熱フィン１０６によって、固体撮像素子１０１のみならず、中継基板接合領域１０２ａの周囲または固体撮像素子接合領域１０１ａの周囲に配置されたチップ部品１０５についても、発熱を効果的に放熱することができるので、図１に示した第一の実施形態に係る固体撮像装置１００、図２に示した第二の実施形態に係る固体撮像装置１００Ａおよび図３に示した第三の実施形態に係る固体撮像装置１００Ｂに比して、例えば、電気特性上、固体撮像素子１０１の近傍に発熱を伴うチップ部品１０５を配置する必要がある場合に効果的である。
【００５７】
（各実施形態の固体撮像装置の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、前述した各実施形態においては、主に、次のような効果を得ることができる。
【００５８】
第二の実施形態においては、固体撮像素子１０１の主面全体を回路基板１０３の第一主面１０３ａと隙間なく接続し、且つ、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５を固体撮像素子１０１と同一方向の回路基板１０３の第一主面１０３ａ上に実装し、且つ、回路基板１０３上の固体撮像素子１０１の有効画素領域よりも広く、好ましくは、固体撮像素子１０１の領域（固体撮像素子接合領域１０１ａ）に対して同等以上に大きくなるような形状（領域）に接合面を形成した固体撮像素子用放熱フィン１０６を固体撮像素子１０１が接合される第一主面１０３ａ上の領域（固体撮像素子接合領域１０１ａ）と対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂ上の位置に接合し、且つ、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５の実装領域（ＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａ）に対して同等以上に大きくなるような形状（領域）に接合面を形成した実装部品用放熱フィン１０７をＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５が実装される第一主面１０３ａ上の領域（ＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａ）と対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂ上の位置に接合している。
【００５９】
而して、固体撮像素子１０１にて発生した熱を回路基板１０３、固体撮像素子用放熱フィン１０６の順番の伝熱経路により効率的に放熱することができ、且つ、固体撮像素子１０１内における温度差（温度勾配）も抑制することができる。さらに、ＬＳＩ１０４やチップ部品１０５から発生した熱についても、回路基板１０３、実装部品用放熱フィン１０７の順番の伝熱経路により効率的に放熱することができる。
【００６０】
また、第一、第三の実施形態のように、中継基板１０２を備えている場合には、固体撮像素子１０１の主面全体が隙間なく接合される中継基板１０２の主面を、固体撮像素子１０１の主面と同等以上に大きくなるように形成し、且つ、固体撮像素子１０１が接合された中継基板１０２の反対側の主面全体を回路基板１０３の第一主面１０３ａに隙間なく接合し、且つ、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５を固体撮像素子１０１が接続（接合）された中継基板１０２と同一方向の回路基板１０３の第一主面１０３ａ上に実装し、且つ、回路基板１０３上の固体撮像素子１０１の有効画素領域よりも広く、好ましくは、中継基板１０２の領域（中継基板接合領域１０２ａ）に対して同等以上に大きくなるような形状（領域）に接合面を形成した固体撮像素子用放熱フィン１０６を中継基板１０２が接合される第一主面１０３ａ上の領域（中継基板接合領域１０２ａ）と対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂ上の位置に接合し、且つ、ＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５の実装領域（ＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａ）に対して同等以上に大きくなるような形状（領域）に接合面を形成した実装部品用放熱フィン１０７をＬＳＩ１０４およびチップ部品１０５が実装される第一主面１０３ａ上の領域（ＬＳＩ・チップ部品実装領域１０４ａ）と対向する回路基板１０３の反対側の第二主面１０３ｂ上の位置に接合している。
【００６１】
而して、固体撮像素子１０１にて発生した熱を中継基板１０２、回路基板１０３、固体撮像素子用放熱フィン１０６の順番の伝熱経路により効率的に放熱することができ、且つ、固体撮像素子１０１内における温度差（温度勾配）も抑制することができる。さらに、中継基板１０２が存在しない場合と同様に、ＬＳＩ１０４やチップ部品１０５から発生した熱についても、回路基板１０３、実装部品用放熱フィン１０７の順番の伝熱経路により効率的に放熱することができる。
【００６２】
つまり、中継基板１０２の存在の如何によらず、固体撮像素子１０１の主面全体から放熱することができるので、固体撮像素子１０１内で温度勾配を抑制することが可能であり、且つ、固体撮像素子１０１の主面全体からの放熱と回路基板１０３上に実装されているＬＳＩ１０４やチップ部品１０５の放熱とを両立させることができる構造になっている。したがって、従来技術の課題を解決して、固体撮像装置１００の動作時の発熱を効率良く放熱することができ、且つ、固体撮像装置１００の連続撮像時間の経過に伴い、撮像動作時の発熱により固体撮像装置１００の温度が上昇して、固体撮像装置１００の撮像性能が低下するというような事態の発生も抑制し、所望の連続撮像時間を達成することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る固体撮像装置は、連続撮像動作時間の経過に伴う撮像動作時の発熱による温度上昇が引き起こす撮像性能低下という事態を抑制し、所望の撮像時間を得ることのできるので、連続撮像時間が長い場面においても好適に利用することが可能である。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
【符号の説明】
【００６５】
２Ａ      固体撮像装置
３        撮像素子
８        取り付けネジ
１０      固体撮像素子
１４      電気配線
１５      コールドフィンガ
３１      固体撮像装置
４２      絶縁基板
５０      半導体素子
５９      バンプ
６０      半導体素子
６２      接着面
６９      バンプ
７２      パッケージ
７３      ダイパッド面
７４      アンダーフィル
８０      伝熱部材
８４      冷却ブロック
１００    固体撮像装置
１００Ａ  固体撮像装置
１００Ｂ  固体撮像装置
１００Ｃ  固体撮像装置
１０１    固体撮像素子
１０１ａ  固体撮像素子接合領域
１０２    中継基板
１０２ａ  中継基板接合領域
１０２ｂ  拡張接合領域
１０３    回路基板
１０３ａ  第一主面
１０３ｂ  第二主面
１０４    ＬＳＩ（大規模集積回路）
１０４ａ  ＬＳＩ・チップ部品実装領域
１０５    チップ部品
１０６    固体撮像素子用放熱フィン
１０７    実装部品用放熱フィン
１１０    回路基板
【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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