(57)【要約】【課題】黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子とレンズとを装着する平板基板を備える固体撮像装置であって、前記平板基板は、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有し、前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとが、一体に樹脂封止されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子とレンズとを装着する平板基板を備える固体撮像装置であって、
前記平板基板は、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有し、
前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとが、一体に樹脂封止されている固体撮像装置。
【請求項２】
前記平板基板の貫通開口部は、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面側とは反対側の端部に、前記受光面に入る光量を調節する絞り部が形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記絞り部は、前記平板基板とは別部材で構成されている請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記レンズは、赤外線カット機能を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記レンズは、反射防止機能を有する請求項１から４いずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
貫通開口部を有する平板基板であって、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有する平板基板を成形する平板基板成形工程と、
前記段差部に、前記レンズを装着するレンズ装着工程と、
前記配線部に、前記固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着工程と、
前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとを、一体に樹脂封止する樹脂封止工程と、を含む固体撮像装置の製造方法。
【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その製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、情報通信端末用カメラなどの固体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いる固体撮像装置は、小型化、高性能化が進むに伴い、カメラも小型化され、各方面で使用されてきており、映像の入力装置としての市場を広げている。
【０００３】
固体撮像装置は、レンズ、固体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは基板・構造体等に形成して、これらを組み合わせて構成される。
【０００４】
例えば、ガラス繊維・エポキシ樹脂等から成るプリント基板に各素子が搭載された固体撮像装置がある。
【０００５】
図４（ａ）は、従来の平板のプリント基板を用いた固体撮像装置の外観斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、固体撮像装置１００を構成する各部品が搭載されるプリント基板１０１は、中央部に貫通開口部１０１ａが形成されている。
【０００６】
また、プリント基板１０１は、平板面のうちの一方側（以下、裏面側）にプリント配線パターン１１０が形成されている。また、貫通開口部１０１ａの開口端部のうち、プリント配線１１０が形成されていない他方側（以下、表面側）に開口する開口端部の内壁には段差部１０１ｂが設けられ、レンズ１０２が嵌めこまれている。また、プリント基板１０１は、プリント配線１１０が形成されている裏面側の開口面上に、固体撮像素子１０３が装着されている。また、レンズ１０２に入り込む光量を調節する絞り部材１０４が、レンズの上に重なる形で貫通開口部１０１ａに嵌め込まれている。
【０００７】
固体撮像素子１０３は、表面に形成されたバンプ１０３ａを介してプリント基板１０１の裏面側に設けられたプリント配線パターン１１０に接続され、封止樹脂１０７で封止されることによってプリント基板１０１に固定されている。
【０００８】
また、プリント基板１０１のプリント配線パターン１１０は、駆動回路および信号処理回路等に電気的に接続している。
【０００９】
次に、図５、図６に従来の固体撮像装置の組み立て工程図を示す。実装に際して、まず、プリント配線パターン１１０が形成されたプリント基板１０１を成形する（図５（ａ））。
そして、プリント配線パターン１１０上に、プリント配線パターン１１０とバンプ１０３ａとが接触する位置であって固体撮像素子１０３が貫通開口部１０１ａを覆う位置に固体撮像素子１０３を載置する（図５（ｂ））。
【００１０】
この後、固体撮像素子１０３とプリント基板１０１の隙間に封止樹脂１０７を、光を照射しながら注入する（図５（ｃ））。このとき、封止樹脂１０７は、照射された光が届く範囲で硬化する。図５（ｃ）中の１０７ａは、光照射により硬化した封止樹脂硬化部を示している。さらに、この後、封止樹脂１０７の残りの部分を熱硬化させて、固体撮像素子１０３の装着工程が終了する（図５（ｃ））。
【００１１】
次に、レンズ１０２を搭載する工程を行うために、プリント基板１０１を反転させる（図６（ａ））。そして、プリント基板１０１の段差部１０１ｂにレンズ１０２の外周縁部１０２ａを載置して、レンズ１０２を貫通開口部１０１ａに嵌め込む（図６（ｂ））。その後、レンズの上にドーナツ形状の絞り部材１０４を更に嵌め込む（図６（ｃ））。絞り部材１０４を嵌め込んだ後、絞り部材１０４とプリント基板１０１の境界部付近に接着剤を塗布し、その接着材を硬化させて、固体撮像装置１００の組み立て工程が完了する。
【００１２】
このように、従来、ガラス繊維やエポキシ樹脂等の絶縁物で構成される平板のプリント基板に、レンズ、固体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを含むＬＳＩ等の各部品を搭載した固体撮像装置が提案されている。
【００１３】
また、装置の小型化を図るため、他にも例えば、樹脂製の立体プリント基板に各素子が搭載された固体撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４５１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の平板のプリント基板１０１は、ガラス繊維・エポキシ樹脂等を材料とするため、貫通開口部１０１ａの端部や内壁１０１ｃに塵・バリ等の異物が発生しやすいものである。また、上述のような構成の固体撮像装置は、プリント基板１０１の貫通開口部１０１ａを、レンズ１０２と固体撮像素子１０３とにより、表面側からと裏面側とから挟んで塞ぐ構造であるため、各部材を装着した後も貫通開口部１０１ａの端部や内壁１０１ｃが固体撮像素子の受光面１０３ｂに対して露出している。
【００１５】
従って、固体撮像装置の各部材の組み立て工程が完了した後であっても、その後の衝撃（例えば、運搬時の衝撃、落下時の衝撃等）により、貫通開口部１０１ａの端部や内壁１０１ｃに発生した塵・バリ等の異物が、固体撮像素子１０３の受光面１０３ｂ上に脱落して、黒点映像不良の原因となることがあった。
【００１６】
また、特許文献１に記載されるような立体プリント基板を用いた固体撮像装置も、立体プリント基板が、構造絶縁性のポリフタルアミド樹脂等を金型成型して形成されるものであり、貫通開口部ｃの端部や内壁等にバリが発生しやすく、同様に、そのバリが黒点映像不良の原因となることあった。
【００１７】
また、上述の固体撮像装置は、平板のプリント基板又は立体のプリント基板のいずれを用いるにしても、固体撮像素子とレンズとを、互いに反対側の開口端部に装着する構成である。そのため、製造工程において、固体撮像素子とレンズのいずれか一方を装着する工程が終了した後、もう一方を装着する工程を行う前に、基板上下を反転させる工程が必要となってしまい、製造工程が長く生産性が低いものであった。
【００１８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法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】
【００１９】
本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子とレンズとを装着する平板基板を備える固体撮像装置であって、前記平板基板は、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部とを有し、前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとが、一体に樹脂封止されている。
【００２０】
この構成により、従来のように固体撮像素子とレンズとが基板を両側から挟み込む形式で装着されるのではなく、平板基板の一方側（配線部が形成された側）に固体撮像素子とレンズとが装着され、それらが一体に樹脂封止されるので、貫通開口部の内壁や貫通開口部の受光面側の端部は、レンズの外周縁部や封止樹脂で覆われ、固体撮像素子の受光面に対して露出しない。よって、黒点映像不良の原因となるバリ・粉塵等の異物が受光面に脱落することを防ぐことができる。
【００２１】
また、本発明の固体撮像装置は、前記平板基板の貫通開口部が、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面側とは反対側の端部に、前記受光面に入る光量を調節する絞り部が形成されている。
【００２２】
この構成により、絞り部材を別途設けなくても良く、部品点数を減らすことができるとともに、絞り部を、平板基板を構成する構造体成形工程で形成しておくことで、後から絞り部材を装着する工程を省略することができる。
【００２３】
なお、絞り部は、前記平板基板とは別部材で構成するものとしても良い。別部材として構成する場合は、固体撮像素子の受光面に入る光量を変更するとき、平板基板全体を設計変更する必要はなく、絞り部材の形状を変更するだけで良い。
【００２４】
また、本発明の固体撮像装置のレンズは、赤外線カット機能や反射防止機能を有するものとしても良い。
【００２５】
この構成により、赤外線カット機能や反射防止機能等を有する光学フィルタを省略することができ、部品点数を削減することができる。
【００２６】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、貫通開口部を有する平板基板であって、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する配線部と、前記貫通開口部の前記開口面側の開口端部にレンズを装着する段差部と、を有する平板基板を成形する平板基板成形工程と、前記段差部にレンズを装着するレンズ装着工程と、前記配線部に、前記固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着工程と、前記配線部に装着された固体撮像素子と前記段差部に装着されたレンズとを、一体に樹脂封止する樹脂封止工程と、を含むものである。
【００２７】
この工程により、レンズと固体撮像素子とが、平板基板の同一面側に載置されるものであるので、各部材を平板基板に装着するのに、平板基板の上下（表裏）を反転させる工程を行わずに一連の工程で行うことができる。すなわち、反転工程を省略することができる。また、各部材を接着する工程も樹脂封止により一度で済み、従来の製造方法に比べて生産性が向上する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、黒点映像不良の原因となるバリ・粉塵等の受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本実施の形態１の固体撮像装置の外観斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。図２、図３は、本実施の形態１の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図である。
【００３１】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態１の固体撮像装置１０は、平板形状のプリント基板１１に、レンズ１２と固体撮像素子１３とが装着されて構成されるものである。
【００３２】
平板形状のプリント基板１１には、その中心付近に、当該基板の一方の面（以下、表面）から他方の面（以下、裏面）に貫通する円形の貫通開口部１１ａが形成されている。そして、基板１１の裏面には、他の部品と電気的に接続するための端子パターンである配線部１１ｃが形成されている。
【００３３】
貫通開口部１１ａは、配線部１１ｃが形成されている裏面側に、レンズ１２を装着するための段差部１１ｂが形成されている。この段差部１１ｂは、レンズ１２を嵌め込むことが可能なように、レンズ１２の外形よりやや幅広の大きさに形成されている。一方、貫通開口部１１ａの表面側には、レンズ１２に入り込む光量を調節する絞り部１１ｄが形成されている。
【００３４】
レンズ１２は、例えば、中央部が外周縁部１２ａより厚い凸形のレンズであって、貫通開口部１１ａから入射してくる光を固体撮像素子１３の受光面１３ｂに導くものである。このレンズ１２の外周縁部１２ａが、基板１１の段差部１１ｂに載置される。
【００３５】
また、このレンズ１２は、赤外線除去機能を有する材料を凸レンズ形状に形成したもので、表面に真空蒸着等のコーティング方法により反射防止膜が施されている。
【００３６】
固体撮像素子１３は、半導体素子の製造技術を用いて集積回路化された光電変換素子であって、光を検出して電荷を発生させるフォトダイオードが配列されたものであり、バンプ１３ａを介して配線部１１ｃの一部に装着され電気的に接続している。
【００３７】
上述のように、レンズ１２は、貫通開口部１１ａを塞ぐように装着されている。固体撮像素子１３は、その受光面１３ｂが、レンズ１２から所定間隔だけ離れるとともにレンズ１２を覆うように装着されている。また、レンズ１２と固体撮像素子１３は、樹脂封止体１４により一体成形されている。このようにして、固体撮像素子１３の受光面１３ａは、レンズ１２と樹脂封止体１３とにより形成される密封空間に密閉されている。
【００３８】
この構成により、本実施の形態１の固体撮像装置１０は、固体撮像素子１３の受光面１３ｂが貫通開口部１１ａの内壁面に露出しないので、黒点映像不良の原因となる塵・バリ等の受光面への脱落を防ぐことができる。
【００３９】
また、平板の基板を用いて固体撮像装置を構成するので、従来の立体基板を用いた固体撮像装置と比較して、装置全体を小型・薄型化することができる。また、赤外線カット機能や反射防止機能等をレンズに持たせることで、光学フィルタを省略しているので、部品点数を削減することができる。
【００４０】
次に、この固体撮像装置１０の製造方法について説明する。
【００４１】
（構造体成形工程）
この工程では、まず、その中心付近に、一方の面から他方の面に貫通する円形の貫通開口部１１ａを有する平板形状のプリント基板１１を形成する。プリント基板１１の材料は、例えば、ガラス繊維・エポキシ樹脂等である。プリント基板１１に対して機械加工等により、まず貫通開口部１１ａを形成して、その貫通開口部１１ａに対して、段差部１１ｂや絞り部１１ｄを形成する。
【００４２】
次に、このプリント基板１１の所定の領域に、めっきプロセスあるいはスパッタリング法などの薄膜プロセスにより基板の裏面側に配線部１１ｃを形成する。そして、図２（ａ）に示すように、配線部１１ｃを設けた面が上方に臨む状態で基板１１を載置する。
【００４３】
（レンズ装着工程）
この工程では、図２（ｂ）に示すように、段差部１１ｂ上に、レンズ１２の中心部に光軸が通るように、レンズ１２を載置する。レンズ１２の外周縁部１２ａが段差部１１ｂに載置される。この状態において、貫通開口部１１ａは、レンズ１２により塞がれた状態となる。
【００４４】
（固体撮像素子装着工程）
続いて、図２（ｃ）に示すように、基板１１の配線部１１ｃ上に、固体撮像素子１３の受光面１３ｂの中心部に光軸が通るように、固体撮像素子１３を載置する。固体撮像素子１３の接続電極にはバンプ１３ａが形成されており、配線部１１ｃの所定位置に熱圧着によって接続される。
【００４５】
（樹脂封止工程）
そして、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、固体撮像素子１３とプリント基板１１の隙間に封止樹脂１４を、光を照射しながら注入する（図３（ａ））。このとき、封止樹脂１４は、照射された光が届く範囲で硬化する。図３（ｃ）中の１４ａは、光照射により硬化した封止樹脂硬化部を示している。さらに、この後、封止樹脂１４を熱硬化させて、レンズ１２と固体撮像素子１３とを樹脂封止体１４により一体に被覆する（図３（ｂ））。このようにして、本実施の形態１の固体撮像装置１０は製造される。
【００４６】
本実施の形態１の固体撮像装置１０は、例えば、図３（ｃ）に示すように、必要に応じて向きを反転させ、電子機器等に組み込まれる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態１の固体撮像装置１０の製造方法は、レンズ１２と固体撮像素子１３とが、プリント基板１１の同一面側に配置されるものであるので、各部材をプリント基板１１に装着するのに、プリント基板１１の上下を反転させる工程を行わずに一連の工程で行うことができる。すなわち、反転工程を省略することができる。
【００４８】
また、各部材を接着する工程も樹脂封止により一度で済む。また、絞り部を構造体成形工程で形成しておくことで、後から絞り部材を装着する工程を省略することができる。
【００４９】
このように、本実施の形態１の固体撮像装置１０の製造方法は、従来の反転工程や絞り部材を嵌め込む工程を省略することができるので、従来の製造方法に比べて生産性が向上するものである。
【００５０】
なお、絞り部１１ｄは、上記説明においては、プリント基板１１と一体に成形するものとして説明したが、これに限らず、プリント基板１１と絞り部１１ｄとを別部材で構成するものとしても良い。別部材として構成する場合は、固体撮像素子１３の受光面１３ｂに入る光量を変更するとき、プリント基板１１全体の構成を設計変更する必要はなく、絞り部材の形状を変更するだけで最適な光量を取り込む絞り部を形成することができる。
【００５１】
なお、上述の固体撮像装置は、カメラとして、光通信分野に限定されることなく、ＣＤ、ＤＶＤなどの読み取り素子、複写機の読み取り素子、医療機器あるいはドアホンなど、種々の光学機器への適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、黒点映像不良の原因となるバリの受光面への脱落を防ぐとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）本実施の形態１の固体撮像装置の外観斜視図、（ｂ）図１中のＡ―Ａ線断面図
【図２】（ａ）本実施の形態１の固体撮像装置の構造体成形工程を説明する図、（ｂ）本実施の形態１の固体撮像装置のレンズ装着工程を説明する図、（ｃ）本実施の形態１の固体撮像装置の固体撮像素子装着工程を説明する図
【図３】（ａ）本実施の形態１の固体撮像装置の樹脂封止工程を説明する図、（ｂ）本実施の形態１の固体撮像装置の樹脂封止工程を説明する図、（ｃ）本実施の形態１の固体撮像装置の使用例を説明する図
【図４】（ａ）従来の固体撮像装置の外観斜視図、（ｂ）図５中のＡ−Ａ線断面図
【図５】従来の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図
【図６】従来の固体撮像装置の組み立て工程を説明する図
【符号の説明】
【００５４】
１０            固体撮像装置
１１            プリント基板
１１ａ          貫通開口部
１１ｂ          段差部
１１ｃ          配線部
１１ｄ          絞り部
１２            レンズ
１３            固体撮像素子
１３ａ          バンプ
１３ｂ          受光面
１４            封止樹脂
【図１】
2008148222.tif 000003
【図２】
2008148222.tif 000004
【図３】
2008148222.tif 000005
【図４】
2008148222.tif 000006
【図５】
2008148222.tif 000007
【図６】
2008148222.tif 000008