(57)【要約】【課題】フリップチップ実装法で基板に実装される撮像素子の電気的接続部の機械的強度を高めるために用いられる接着剤若しくは封止用樹脂が、撮像素子の受光面上に染み出さず、強固に接着が可能な撮像素子を得ること。【解決手段】被写体光を光電変換するための受光部と、受光部側の面に基板との電気的接続用の突起電極と、を有する撮像素子で、受光部はマイクロレンズ部を有し、受光部と突起電極との間の領域に、マイクロレンズ部と一体で形成された凸部及び／又は凹部を有する撮像素子とする。【選択図】        図５
2004309694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を光電変換するための受光部と、該受光部側の面に基板との電気的接続用の電極とを有し、フリップチップ実装法で前記基板と接続される撮像素子において、
前記受光部はマイクロレンズ部を有し、前記受光部と前記電極との間の領域に、前記マイクロレンズ部と一体で形成された凸部及び／又は凹部を有することを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記凸部及び／又は凹部は、前記受光部を取り囲むよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記基板は開口部を有し、前記凸部は前記開口部の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記基板は開口部を有し、前記凸部の少なくとも一部は、前記開口部の近傍で前記基板と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記基板と重なる位置に配置された凸部の高さは、前記フリップチップ実装に使用される突起電極の高さ以下であることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像素子と、該撮像素子に被写体光を導く撮像光学系と、を有し、前記撮像素子の外周に封止用樹脂又は接着剤が用いられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置を用いたことを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどの携帯端末に内蔵される撮像装置及びそれに用いられる撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型で薄型の撮像装置が開発され携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の小型、薄型の電子機器に搭載されるようになった。かかる撮像装置には、基板に設けられた撮像素子と、この撮像素子の受光面に被写体光を導き結像させるための撮像光学系が一体化されているものが一般的である。
【０００３】
また撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。
【０００４】
この様な携帯端末用の撮像装置として、開口部を有した基板の一方の面にその開口部を閉塞するように所謂フリップチップ実装法で撮像素子を固定し、基板の他方の面から撮像光学系を装着したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、フリップチップ実装法により実装した撮像素子の受光エリアの周囲を、基板に設けられた突起枠で囲んで接着させ、受光エリアのマイクロレンズの耐湿信頼性を確保した撮像装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９２３５４号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平６−２０４４４２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１に記載のフリップチップ実装法は、その基板厚が撮像装置の総厚に関与しなくなるため、撮像装置の薄型化には効果がある。
【０００９】
しかし、この実装法は撮像素子の受光面側で基板との電気的接続をおこなうもので、具体的には電極パッドに形成された突起電極（バンプ）をプリント基板の電極と接続する方法、又はプリント基板の電極に形成された突起電極（バンプ）を電極パッドと接続する方法であり、突起電極の溶融により電気的に接続したり、突起電極を異方性導電膜等を介して熱圧着して接続する方法である。このフリップチップ実装法では、撮像素子が小型（例えば５ｍｍ角程度）で接続端子数が極めて多い（例えば４０端子程度）場合、接続する突起電極が極めて微小となり個々の端子の接続強度を高くすることができない。
【００１０】
このため、ねじれ等の剥離力を受け電極部が剥離して接続が分断されてしまうのを防止するため、撮像素子と基板を接着剤で固着したり、封止用の樹脂を塗布し接続部を強化すると共にゴミ等の侵入を防止することが行われている。
【００１１】
しかし、強固に固着しようとすると、撮像素子自体も非常に小さなものであるため接着剤若しくは封止用樹脂の塗布量の管理が困難で、接着剤若しくは封止用樹脂が電気的接続する面と同じ側の面である受光面上へ染み出し、撮像性能に悪影響を及ぼす問題が発生してしまう。
【００１２】
上記特許文献２に記載の発明は、エポキシ材料の突起枠を基板側に形成し、撮像素子と位置合わせした後、熱硬化させるものであり、封止用の樹脂の染み出しを防止可能である。しかし、基板に突起枠を形成するための工数増でコストアップは避けられない。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑み、フリップチップ実装法で基板に実装される撮像素子の電気的接続部の機械的強度を高めるために用いられる接着剤若しくは封止用樹脂が、撮像素子の受光面上に染み出さず、それにより充分な量が使用でき、強固に接着が可能な撮像素子を低コストで得、さらにこの撮像素子を使用することにより、接続強度が高く耐振動性等の耐久性を有する撮像装置及び携帯端末を得ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、
１）  被写体光を光電変換するための受光部と、該受光部側の面に基板との電気的接続用の電極とを有し、フリップチップ実装法で前記基板と接続される撮像素子において、前記受光部はマイクロレンズ部を有し、前記受光部と前記電極との間の領域に、前記マイクロレンズ部と一体で形成された凸部及び／又は凹部を有することを特徴とする撮像素子、とすることで達成される。
【００１５】
即ち、受光部の周囲にマイクロレンズ部と凸部及び／又は凹部を一体で形成し、低コストでありながら、接着剤若しくは封止用樹脂の撮像素子受光部上への染み出しを防止することができ、強固な接着が可能となる。
【００１６】
２）  前記凸部及び／又は凹部は、前記受光部を取り囲むよう形成されている１）の撮像素子、とすることが望ましい。
【００１７】
これにより、接着剤若しくは封止用樹脂が撮像素子の受光部上への染み出しの防止を、より効果的に行うことが可能となる。
【００１８】
３）  前記基板は開口部を有し、前記凸部は前記開口部の範囲内に配置されている１）又は２）の撮像素子、とすることが望ましい。
【００１９】
４）  前記基板は開口部を有し、前記凸部の少なくとも一部は、前記開口部の近傍で前記基板と重なる位置に配置されている１）又は２）の撮像素子、とすることが望ましい。
【００２０】
これにより、基板と重なる位置に配置されている凸部で、接着剤若しくは封止用樹脂を表面張力により滞留させ、同様の効果を得ることができる。
【００２１】
５）  前記基板と重なる位置に配置された凸部の高さは、前記フリップチップ実装に使用される突起電極の高さ以下である４）の撮像素子、とすることが望ましい。
【００２２】
これにより、４）の効果を得つつ、電気的接続を妨げることがない。
６）  １）〜５）のいずれかの撮像素子と、該撮像素子に被写体光を導く撮像光学系と、を有し、前記撮像素子の外周に封止用樹脂又は接着剤が用いられている撮像装置、とすることで強固に接着された撮像素子を用いることができ、耐振動性等の耐久性のある撮像装置を得ることができる。
【００２３】
７）  ６）の撮像装置を用いた携帯端末とすることで、同様に耐振動性等の耐久性のある携帯端末を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
図１は、本発明の撮像装置を搭載した携帯端末の一例を示した図である。
同図に示す携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄを備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置１００は、上筐体７１内の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像装置１００の光学部材１が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。なお、この撮像装置の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄの上方でもよいし、携帯電話機は折りたたみ式でなくともよい。
【００２６】
図２は、本実施の形態における撮像装置１００の斜視図である。図２（ａ）は撮像装置を表面である光入射側から見た斜視図であり、図２（ｂ）は裏面である撮像素子側から見た斜視図である。
【００２７】
図２に示すように、撮像装置１００の表面はフレキシブルプリント基板ＦＰＣと、このフレキシブルプリント基板ＦＰＣに光入射のための開口部を有する遮光板５と光学部材を内包する外枠部材４が取り付けられている。撮像装置１００の裏面にはフレキシブルプリント基板ＦＰＣの他方の面に撮像素子２が電気的接続されると共に取り付けられている。なお、フレキシブルプリント基板ＦＰＣで説明したが、紙フェノールやガラスエポキシ系等の固い基板であってもよい。
【００２８】
図３は、撮像装置１００のフレキシブルプリント基板ＦＰＣの一部省略正面図である。同図は、撮像素子２が取り付けられる面側から見た図である。フレキシブルプリント基板ＦＰＣは、撮像素子２が取り付けられる面側にパターン面を有している。
【００２９】
図３に示すように、このフレキシブルプリント基板ＦＰＣには開口部１０が形成されている。また開口部１０の４隅には切り欠き部１１が形成され発熱による変形や撓みから電気的接続の信頼性を確保するようになっている。この４隅の切り欠き部１１以外の内縁部に、撮像素子２の入出力端子に対応した位置に電気的接続のためのボンディングパッドＢＰが配置されている。このボンディングパッドＢＰは、例えば銅、ニッケル、金、パラジウムやこれらの合金単体、或いはそれら金属を積層したものにより構成される。
【００３０】
この開口部１０は、破線で示す後述の撮像素子の受光部（光電変換部）２ａが相当する位置より大きく形成されている。なお同図において、矩形部２ｂは撮像素子２が取り付けられた時の撮像素子の外形位置を示している。また撮像素子外形２ｂの内側で、４箇所の切り欠き部１１の内側の１ｄは、後述の光学部材の当接位置を示している。
【００３１】
図４は、撮像装置１００に内包された撮像光学系である光学部材１の斜視図である。光学部材１は透明なプラスチック材料を素材とし、光学有効面１ａ、絞り板３の受け面１ｂ、管状のフランジ部１ｅ、管状の脚部１ｆと、この管状の脚部１ｆから４箇所の当接用の突起１ｄが形成されている。
【００３２】
この４箇所の突起１ｄが、図２に示す切り欠き部１１内の１ｄの位置で撮像素子２の面に当接し、マイクロレンズ部を有する受光部（光電変換部）２ａと光学有効面１ａとの間隔をばらつき無く設定することができ、光学部材の焦点調整も不要とすることができるようになっている。
【００３３】
以下、本発明に係る撮像素子について説明する。
図５は、図２（ａ）のＦ−Ｆ線で切断した時の同撮像装置１００の一部省略断面図である。同図に示すように、撮像装置１００は上述のフレキシブルプリント基板ＦＰＣ、撮像素子２、外枠部材４、遮光板５に加え、光学部材１、絞り板３、弾性部材７、赤外カットフィルタ６で構成されている。
【００３４】
図５において、撮像素子２は例えばＣＭＯＳ型イメージセンサ、ＣＣＤ型イメージセンサ等からなり、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０から撮像素子２のマイクロレンズ部２ｃ（誇張して図示）を有する受光部（光電変換部）２ａが露出するように取り付けられる。またボンディングパッドＢＰ（図３参照）と、撮像素子２の電極パッドに形成された突起電極（バンプ）１３が電気的に接続される。この接合方法としては、例えば超音波溶着の他、ＡＣＦ（異方性導電性フィルム）、ＡＣＰ（異方性導電性ペースト）を用いた圧着等で接合される。その後、撮像素子２の外周を例えば紫外線硬化型の接着剤Ｂでフレキシブルプリント基板ＦＰＣに接着する。
【００３５】
この後、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの他方の面には外枠部材４が取り付けられ、その外周部は例えば紫外線硬化型の接着剤Ｂにより固着される。この、外枠部材４のフレキシブルプリント基板ＦＰＣと当接する部位の正面形状は、少なくとも開口部１０及び切り欠き部１１（図３参照）で囲まれた領域が開口部となっており、Ｆ−Ｆ断面である図５に示すように、外枠部材の一部４ｃがフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介し撮像素子２と重畳し、撮像素子２の外形２ｂ（図３参照）より外側の位置で外枠部材４とフレキシブルプリント基板ＦＰＣが固着される。
【００３６】
更に図５において、外枠部材４の固着後、光学部材１が組み込まれる。この光学部材１には、開口部３ａを有する絞り板３が取り付けられている。また、光学部材１はフランジ部１ｅを有し、このフランジ部１ｅを押圧するように弾性部材７が組み込まれ、赤外カットフィルタ６の組み付けられた遮光板５が外枠部材４に接着される。弾性部材７により押圧された光学部材１は、前述の図４に示す形状で撮像素子２に当接するようになっている。このためＦ−Ｆ断面である図５においては宙に浮いたように図示されている。
【００３７】
このように組み立てられた撮像装置１００の撮像素子２は、同図に示すようにマイクロレンズ部２ｃを有する受光部２ａの外側の周囲に、このマイクロレンズ部２ｃと一体的に凸部１４が形成された領域を有し、開口部１０の内側になるよう配置されている。更に、その高さは突起電極１３より高く形成され、撮像素子２とフレキシブルプリント基板ＦＰＣが突起電極１３で接続された時、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０内に突出するように形成されるのが望ましい。
【００３８】
この一体的に形成されたマイクロレンズ部２ｃと凸部１４は、例えば公知のフォトリソグラフィ法が用いられ、マスキング及びレジストにより不要部を削除し、その後、熱処理で所望の形状とすることができる。本発明においては、従来のマイクロレンズ部の形成時に、マイクロレンズ部２ｃの周辺に一体的に凸部１４を同時に形成することで、プロセスを増加させることなく凸部１４を形成することができ、低コストで形成可能となる。
【００３９】
図６は、図５に示す撮像素子２のマイクロレンズ部２ｃの周辺に一体的に形成された凸部１４とフレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０との位置関係を示す一部省略正面図である。
【００４０】
同図において、ハッチングで示した凸部１４は、撮像素子のマイクロレンズ部２ｃを有する受光部２ａを取り囲むように額縁状に形成され、かつ開口部１０の内側に配置されている。
【００４１】
このようにマイクロレンズ部２ｃと一体的に凸部１４を形成することで、フリップチップ実装法で実装される撮像素子２とフレキシブルプリント基板ＦＰＣの電気的接続部の機械的強度を高めるために用いられる接着剤若しくは封止用樹脂が、撮像素子２の受光部２ａ上に染み出すのを堰き止めることが可能となり、それにより十分な接着剤若しくは封止用樹脂を使用でき、強固に固着が可能な撮像素子を低コストで得ることができる。
【００４２】
なお、凸部のみの構成で説明したが、マイクロレンズ部２ｃの形成時に、マイクロレンズ部２ｃ周辺に一体的に凹部を形成してもよいのは勿論であり、また凸部と凹部を交互に配置してもよいし、凸部を間隔をあけて配置し相対的に凸部の間を凹部とするように形成しても本発明を逸脱するものでない。
【００４３】
図７は、凸部１４のその他の例を示す一部省略正面図である。
同図に示すように、複数の凸部１４を形成し、更に隙間をあけて配置してもよい。このようにすることで、より接着剤若しくは封止用樹脂が、撮像素子２の受光面上への染み出しを堰き止める効果を増加させることができる。
【００４４】
次に、本発明に係る撮像素子の別の実施の形態について説明する。
図８は、別の実施の形態の撮像素子を用いた撮像装置１００の一部省略断面図である。同図に示す撮像素子２は、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０の内側の凸部１４に加え、開口部１０の近傍のフレキシブルプリント基板ＦＰＣと重なる位置に凸部１５を形成したものである。この場合も前述と同様に凸部１５はマイクロレンズ部２ｃ及び凸部１４と一体的に形成されている。
【００４５】
同図に示すように、フレキシブルプリント基板ＦＰＣと重なる位置の凸部１５の高さは突起電極１３より低く形成されており、撮像素子２とフレキシブルプリント基板ＦＰＣが突起電極１３で接続された時、この接続を妨げず、フレキシブルプリント基板ＦＰＣと接する、または微少な隙間を持つように設定され形成されていることが望ましい。
【００４６】
図９は、図８に示す撮像素子２に形成された凸部１４、１５とフレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０の位置関係を示す一部省略正面図である。
【００４７】
同図において、ハッチングで示した凸部１５は、開口部１０の境界近傍でフレキシブルプリント基板ＦＰＣと重なるように配置されている。このような凸部１５が開口部１０の４辺に形成される。
【００４８】
このように凸部１５を形成することで、電気的接続部の機械的強度を高めるために用いられる接着剤若しくは封止用樹脂を、この部分で表面張力により滞留させ染み出しを防止でき、充分な接着剤若しくは封止用樹脂を使用できることになり、低コストでありながら強固に固着が可能な撮像素子を得ることができる。
【００４９】
なお、これら図５、図８に示した凸部の断面形状は、半円状、三角形状等で形成してもよいし、また凹部の場合であっても同様である。また平面図的には角部が分断された受光部の４辺に対応した直線部のみであっても本発明を逸脱するものでない。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、撮像素子と基板に塗布される接着剤若しくは封止用樹脂が、撮像素子の受光面上に染み出さず、撮像性能に悪影響を及ぼすことなく、基板に実装される撮像素子の電気的接続部の機械的強度を高め、強固に接着が可能な撮像素子を低コストで得ることができた。さらにこの撮像素子を使用して、耐振動性等の耐久性を有する撮像装置及び携帯端末を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置を搭載した携帯端末の一例を示した図である。
【図２】本実施の形態における撮像装置の斜視図である。
【図３】撮像装置のフレキシブルプリント基板の一部省略正面図である。
【図４】撮像装置に内包された光学部材の斜視図である。
【図５】図１のＦ−Ｆ線で切断した時の撮像装置の一部省略断面図である。
【図６】図５に示す撮像素子のマイクロレンズ部の周辺に一体的に形成された凸部とフレキシブルプリント基板の開口部との位置関係を示す一部省略正面図である。
【図７】凸部のその他の例を示す一部省略正面図である。
【図８】別の実施の形態の撮像素子を用いた撮像装置の一部省略断面図である。
【図９】図８に示す撮像素子に形成された凸部とフレキシブルプリント基板の開口部の位置関係を示す一部省略正面図である。
【符号の説明】
１  光学部材
２  撮像素子
２ａ  受光部（光電変換部）
２ｃ  マイクロレンズ部
３  絞り板
４  外枠部材
５  遮光部材
６  赤外カットフィルタ
１０  開口部
１１  切り欠き部
１３  突起電極（バンプ）
１４、１５  凸部
１００  撮像装置
ＢＰ  ボンディングパッド（電気的接続部）
ＦＰＣ  フレキシブルプリント基板
Ｔ  折りたたみ式携帯電話機（携帯端末）
【図１】
2004309694.tif 000003
【図２】
2004309694.tif 000004
【図３】
2004309694.tif 000005
【図４】
2004309694.tif 000006
【図５】
2004309694.tif 000007
【図６】
2004309694.tif 000008
【図７】
2004309694.tif 000009
【図８】
2004309694.tif 000010
【図９】
2004309694.tif 000011