(57)【要約】【課題】構造が簡素で高温耐性の高い、保持部材上に撮像素子が凹状に湾曲して固定された撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置Ｃ１においては、結像レンズ部１１により撮像素子１上に被写体が結像される。撮像素子１は、容易に変形できるように厚さが数十μｍに設定され、接着剤８により配線基板３の凹部４に湾曲状態で固着されている。配線基板３は、ガラスやアラミドなどの低熱膨張率の材料からなる繊維に、エポキシやアクリルなどの樹脂を含侵させた基材３ａと、めっきなどで形成された導体６とからなる。撮像素子１上の素子側電極２は、ワイヤ９を介して基板側電極５に接続され、さらに配線基板３の一部をなす導線６を介して外部端子１０に電気的に接続されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズにより撮像素子上に被写体が結像されるようになっている撮像装置において、
低熱膨張率の繊維に樹脂を含侵させた基材と該基材に取り付けられた導体とで構成され、その一部に凹面形状部が設けられた配線基板を備えていて、
前記凹面形状部に前記撮像素子が固定され、該撮像素子が前記導体と電気的に接続されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記凹面形状部が、前記配線基板に曲げ加工を施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記基材の線膨張係数が３〜２０×１０−６  １／℃であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
結像レンズにより撮像素子上に被写体が結像されるようになっている撮像装置において、
樹脂に低熱膨張率のフィラーを含有させた基材と該基材に取り付けられた導体とで構成され、その一部に凹面形状部が設けられた配線基板を備えていて、
前記凹面形状部に前記撮像素子が固定され、該撮像素子が前記導体と電気的に接続されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
配線基板の一部に設けられた凹面形状部に光硬化樹脂接着剤を配置する工程と、
前記凹面形状部の所定の位置に撮像素子を配置する工程と、
前記配線基板に、前記凹面形状部が設けられた面とは反対側の面から光を照射する工程とを有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズにより撮像素子上に被写体が結像されるようになっている撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カメラ搭載携帯電話等の携帯情報端末には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子を備えた撮像装置が用いられる。この種の撮像装置は、一般に、結像レンズと撮像素子とが設けられ、結像レンズによって撮像素子上に被写体が結像されるようになっている。かかる撮像装置において、撮像素子が平板状である場合は、結像レンズで被写体を結像させると、像面湾曲と言われるレンズの収差が生じ、画像の中心部と周辺部とで焦点ずれが生じて、画質が悪くなるといった問題がある。
【０００３】
そこで、撮像素子を変形可能な厚さまで薄膜化し、該撮像素子を湾曲させて凹面形状にすることにより、像面湾曲による焦点ずれのを防止するようにした撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。かかる撮像装置においては、通常、撮像素子は、湾曲させられた状態で、金属、セラミックスまたは樹脂からなる保持部材に接着剤等で固定ないし固着される。そして、撮像素子の凹面に対向するように結像レンズが配置される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８４５６４号公報（段落［００３３］、図７）
【特許文献２】
特開平０１−２０２９８９号公報（第２頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１０−１０８０７８号公報（段落［００１７］、図１）
【特許文献４】
特開２００１−１５６２７８号公報（段落［００１２］、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に撮像装置では、撮像素子から出力された信号を処理する信号処理回路が必要とされる。しかし、保持部材上に撮像素子が凹状に湾曲して固定された従来のこの種の撮像装置では、保持部材には配線が形成されていないので、保持部材上に固定された撮像素子と信号処理回路とを電気的に接続する配線基板を設けた上で、配線基板と保持部材とを接続する必要がある。このため、撮像装置の構造が複雑化し、製造コストが高くなるといった問題がある。
【０００６】
また、従来のこの種の撮像装置では、撮像素子を保持部材の凹部に接着させるために、撮像素子を薄くして変形し易くする必要がある。しかし、撮像素子を薄くすると、その引張破断強度が低下する。このため、撮像装置の温度が高くなると、撮像素子と保持部材との間の熱膨張率の差に起因して、撮像素子に負荷がかかり、撮像装置の高温耐性が低下するといった問題がある。例えば、保持部材を、撮像素子とは熱膨張率が大きく異なる一般に用いられている線膨張係数が６０×１０−６  １／℃程度のエポキシ樹脂で形成した場合、撮像装置の温度が６０℃程度まで上がると、撮像素子が破損することがある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、構造が簡素で高温耐性の高い、保持部材上に撮像素子が凹状に湾曲して固定された撮像装置およびその製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる撮像装置は、（ｉ）結像レンズにより撮像素子上に被写体が結像されるようになっている撮像装置において、（ｉｉ）低熱膨張率の繊維に樹脂を含侵させた基材と該基材に取り付けられた導体とで構成され、その一部に凹面形状部が設けられた配線基板を備えていて、（ｉｉｉ）凹面形状部に撮像素子が固定され、該撮像素子が前記導体と電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明のいくつかの実施の形態を具体的に説明する。
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の全体的な構成を説明する。
図１に示すように、この撮像装置Ｃ１においては、撮像素子１が、配線基板３の一部に形成された凹部４（凹面形状部）に、接着剤８により固着ないし固定されている。なお、以下では、便宜上、配線基板３の厚さ方向において、撮像素子１側を「上側」といい、配線基板３側を「下側」ということにする。
【００１０】
ここで、撮像素子１は撮像素子面１ａが上側に位置するように配置され、この撮像素子面１ａ上に複数（図１では２つのみ図示）の素子側電極２が設けられている。また、配線基板３は、低熱膨張率の材料からなる基材３ａと、該基材３ａの上面に取り付けられた導体６とを有している。各導体６の凹部側の端部は基板側電極５に接続され、他方の端部は外部端子１０に接続されている。なお、基板側電極５と、導体６と、外部端子１０とは、電気的に接続されている。そして、導体６の上側には、エポキシ樹脂等の絶縁材料からなるレジスト７が配設されている。
【００１１】
各素子側電極２は、これと対応する各基板側電極５に、それぞれワイヤ９により電気的に接続されている。また、各外部端子１０は、リード１２を介して、撮像素子外に配設された電子部品からなる信号処理回路（図示せず）に電気的に接続されている。
【００１２】
配線基板３上に配設されたレジスト７の上には、結像レンズ部１１が配設・固定され、この結像レンズ部１１のレンズにより撮像素子１（撮像素子面１ａ）上に被写体が結像されるようになっている。また、結像レンズ部１１の上側には、フィルタ１３と、アパーチャを備えた遮光カバー１４とが配設されている。なお、この撮像装置Ｃ１の側部は樹脂モールド１５で被覆されている。
【００１３】
以下、実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１のより詳細な構成および機能を説明する。撮像装置Ｃ１において、配線基板３の基材３ａは、低熱膨張率の繊維に樹脂を含侵させたものであり、この基材３ａ上に、所定の凹面形状を有する凹部４が切削加工ないし機械加工により形成されている。そして、この凹部４に、撮像素子１が、接着剤８により所定の凹面形状状態で固定されている。接着剤８としては、光硬化型の接着剤のほか、熱硬化型や湿気硬化型の接着剤などを用いることができる。また、導体６は、基材３ａの、凹部４が形成されていない部分に取り付けられている。導体６の一端に一体形成された基板側電極５は、凹部４の周縁部に近接して配置されている。
【００１４】
撮像素子１は、数十μｍの厚さに研磨されている。このように薄膜化されているので、撮像素子１は容易に変形することができ、配線基板３の凹部４の形状にフィット（整合）し、所定の凹面形状に湾曲して固定される。このように、撮像素子１が湾曲して凹面形状となっているので、像面湾曲による焦点ずれが防止される。
【００１５】
配線基板３は、ガラスやアラミドなどの低熱膨張率の材料からなる繊維に、エポキシやアクリルなどの樹脂を含侵させた基材３ａと、めっきなどで形成された導体６とからなる。なお、基材３ａは光を透過させることができる。かかる組成の基材３ａの線膨張係数は、３〜２０×１０−６  １／℃であり、この種の撮像装置の保持部材の材料として一般に用いられているエポキシ樹脂の線膨張係数６０×１０−６  １／℃と比べて非常に小さい。他方、撮像素子１の線膨張係数は４×１０―６  １／℃程度であるので、実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１では、撮像素子１と基材３との間の熱膨張率の差が、従来の撮像装置に比べて非常に小さい。このため、撮像装置Ｃ１の温度が高くなっても、撮像素子１は損傷ないし破断することはなく、高温耐性が高くなる。なお、配線基板３の基材３ａの線膨張係数は、撮像素子１の線膨張係数にできるだけ近い方がよいので、３〜１０×１０−６  １／℃に設定するのがより好ましい。
【００１６】
前記のとおり、撮像素子１の撮像素子面１ａ上に配置された素子側電極２と、配線基板３上に配置された基板側電極５とは、ワイヤボンダを用いてワイヤ９で接続されている。そして、基板側電極５は、導体６を介して外部端子１０に接続されている。このように、素子側電極２は、配線基板３の一部をなす導体６を介して外部端子１０と接続されているので、従来のこの種の撮像装置ように保持部材に加えて、撮像素子と信号処理回路とを接続する配線基板を設ける必要がない。このため、撮像装置Ｃ１の構造が簡素化され、その製造コストが低減される。
【００１７】
実施の形態２．
以下、図２〜図４を参照しつつ、本発明の実施の形態２を説明する。しかし、実施の形態２にかかる撮像装置は、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１と多くの共通点を有するので、以下では説明の重複を避けるため、主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図２〜図４に示す撮像装置において、図１に示す撮像装置の構成要素と共通する構成要素には、図１と同一の参照番号が付されている。
【００１８】
図２に示すように、実施の形態２にかかる撮像装置Ｃ２では、実施の形態１のような切削加工ないし機械加工ではなく、金型（図示せず）を用いた熱加工で配線基板３を曲げる（塑性変形させる）ことにより（曲げ加工）、凹部４が形成されている。その他の点は、実施の形態１の場合と同様である。実施の形態２にかかる撮像装置Ｃ２でも、実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１と同様に、その構造を簡素化することができ、製造コストを低減することができ、かつ温度上昇による撮像素子１の破損を防止して高温耐性を高めることができるのはもちろんである。
【００１９】
ここで、図３に示すように、実施の形態２にかかる撮像装置Ｃ２において、配線基板３上に信号処理のための電子部品１６（信号処理回路）を実装してもよい。この撮像装置Ｃ２では、配線基板３上の電極１７と電子部品１６の電極（図示せず）とが、接合材１８により電気的に接続されている。接合材１８としては、例えば、はんだ、導電性接着剤、異方性導電接着フィルム、ワイヤボンドなどを用いることができる。
【００２０】
このように、信号処理用の電子部品１６を配線基板３上に実装することにより、撮像装置Ｃ２をより小型化ないしコンパクト化することができる。なお、図３に示す撮像装置Ｃ２と同様に、実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１のプリント後配線基板３に電子部品１６を実装してもよい。
【００２１】
ところで、実施の形態２では撮像素子１の厚さは数十μｍに設定されている。しかし、撮像素子１をさらに研磨して薄くし、その厚さを数μｍ以下にすれば、撮像素子１は透光性をもつ。この性質を利用すれば、撮像素子１を、撮像素子面１ａが上側に位置するように配置するのではなく、撮像素子面１ａが下側に位置するように配置することができる（素子側電極２は下側）。なお、これは、実施の形態１にかかる撮像素子Ｃ１でも同様である。
【００２２】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像素子１が数μｍ以下の場合は、例えば撮像素子１を、撮像素子面１ａと素子側電極２とが下側に位置するように配置し、撮像素子面１ａの下側の素子側電極２と基板側電極５とを、バンプ１９により直接接続すればよい。バンプ１９は、例えば、はんだ、導電性接着剤、異方性導電接着フィルム、樹脂接着剤などで形成することができる。このようにすれば、素子側電極２と基板側電極５とをワイヤ９で接続する必要がないので、撮像素子Ｃ２’の構造を、より簡素化ないし小型化することができる。
【００２３】
なお、図４（ｃ）に示すように、撮像素子１を、撮像素子面１ａが上側に位置するように配置した場合でも、素子側電極２を撮像素子１の下側に配置するとともに撮像素子１に貫通孔２０を設け、貫通孔２０内に導電性材料からなるコンタクト２１を配設し、素子側電極２と基板側電極５とをバンプ１９で接続すれば、ワイヤ９を設ける必要はない。この場合も、撮像素子の構造を、より簡素化ないし小型化することができる。
【００２４】
実施の形態３．
以下、図５（ａ）〜図５（ｅ）を参照しつつ、本発明の実施の形態３を説明する。実施の形態３は、図２に示す実施の形態２にかかる撮像装置Ｃ２の製造方法に関するものである。なお、図５（ａ）〜（ｅ）に示す撮像装置ないしその中間体（仕掛品）において、図２に示す撮像装置Ｃ２の構成要素と共通する構成要素には、図２と同一の参照番号が付されている。
【００２５】
撮像装置の製造プロセスにおいては、まず図５（ａ）に示すように、一部に所定の凹面形状の凹部４が形成された基材３ａと、該基材３ａ上に配設された導線６（これと電気的に接続された基板側電極５および外部端子１０を含む）とからなる配線基板３を準備する。ここで、基材３ａは、ガラスやアラミドなどの低熱膨張率の材料からなる繊維に、エポキシやアクリルなどの樹脂を含侵させたものであり、光を透過させることができる（透明ないし半透明）。なお、導線６の上側には、エポキシ樹脂からなるレジスト７が配設されている。
【００２６】
次に、図５（ｂ）に示すように、凹部４上に光硬化型の接着剤８を配置（塗布）する。続いて、図５（ｃ）に示すように、接着剤８を間に挟むようにして、凹部４上の所定の部位に、数十μｍの厚さに研磨された撮像素子１を配置する。ここで、撮像素子１は、撮像素子面１ａが上側に位置するようにして、凹部４の湾曲面（凹面）に沿うように配置する。なお、撮像素子面１ａ上には、予め素子側電極２が取り付けられている。そして、配線基板３の下側（凹部４が設けられた面と反対側の面）から凹部４に光２２を照射し、光硬化型の接着剤８を硬化させる。これにより、撮像素子１は、凹部４の凹面に沿った湾曲状態で固定される。
【００２７】
そして、図５（ｄ）に示すように、撮像素子面１ａ上の素子側電極２と、配線基板３上の基板側電極５とをワイヤ９で接続する。さらに、図５（ｅ）に示すように、撮像素子１の上側に結像レンズ部１１を固定する。この後、信号処理回路との接続用のリード１２、フィルタ１３および遮光カバー１４を取り付けた上で、樹脂モールド１５で被覆する（図１参照）。
【００２８】
この撮像装置の製造方法によれば、撮像素子１と配線基板３（凹部４）とを固着させる接着剤８として光硬化型接着剤を用いているので、接着剤８を室温ないし常温で、数秒以内に硬化させることができる。このため、撮像装置１を、高い生産性でもって低コストで製造することができる。また、撮像装置（中間体）を高温にする必要がないので、撮像素子１の損傷をより確実に防止することができる。
【００２９】
ここで、図６に示すように、図５（ｄ）に示す工程で素子側電極２と基板側電極５とをワイヤ９で接続する際に、予め素子側電極２の上に突起電極２３を形成しておけば、凹面４に接着されて傾斜している素子側電極２の表面へのワイヤ９の接続（ないし形成）が容易となる。突起電極２３は、例えば、金のワイヤを用いてボールボンダで容易に形成することができる。なお、突起電極２３を金で形成する場合は、突起電極２３を硬くすることにより、ワイヤ９との接合力を大きくすることができる。
【００３０】
実施の形態３では、素子側電極２と基板側電極５とをワイヤ９で接続しているが、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ワイヤ９を用いず、バンプ１９により素子側電極２と基板側電極５とを直接接続してもよい。
また、図５（ａ）〜（ｅ）に示す製造プロセスは、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１の製造にも用いることができるのはもちろんである。
【００３１】
実施の形態４．
以下、図７を参照しつつ、本発明の実施の形態４を説明する。しかし、実施の形態４にかかる撮像装置は、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１と多くの共通点を有するので、以下では説明の重複を避けるため、主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図７に示す撮像装置において、図１に示す撮像装置の構成要素と共通する構成要素には、図１と同一の参照番号が付されている。
【００３２】
図７に示すように、実施の形態４にかかる撮像装置Ｃ３では、配線基板３の基材として、樹脂２４に低熱膨張率の絶縁体からなるフィラー２５（粒子）を含有（ないしは混入）させた基材３ａが用いられている。そして、この基材３ａを変形させることにより凹部４が設けられている。また、基材３ａの表面（凹部４以外の部分）に、めっき等により導体６が形成されている。この基材３ａでは、低熱膨張率のフィラー２５により熱膨張率が抑えられる。その他の点は、実施の形態１の場合と同様である。
【００３３】
配線基板３の基材３ａを構成する樹脂２４としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。とくに、熱可塑性樹脂は、その温度をガラス転移点（例えば、１２０℃）以上に高めると非常に軟らかくなるので、基材３ａをプレス加工ないし金型加工で変形させることにより、凹部４を容易に形成することができる。
【００３４】
フィラー２５としては、粒径０．５〜１０μｍ程度のシリカ（絶縁物）を用いるのが好ましい。フィラー２５の含有率を４０〜６０重量％とすれば、基材３ａの線膨張係数（熱膨張率）を１０〜３０×１０−６  １／℃にコントロールすることができる。
【００３５】
実施の形態４にかかる撮像装置Ｃ３でも、実施の形態１にかかる撮像装置Ｃ１と同様に、その構造を簡素化することができ、製造コストを低減することができ、かつ温度上昇による撮像素子１の破損を防止して高温耐性を高めることができるのはもちろんである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明にかかる撮像装置では、低熱膨張率の基材と導体とで構成された配線基板の凹面形状部に撮像素子が固定されているので、該撮像素子の構造が簡素化され、製造コストが低減され、かつ高温による撮像素子の破損が防止され、高温耐性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる撮像素子の側面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる撮像素子の側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる、電子部品を搭載した撮像素子の側面断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるもう１つの撮像素子の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す撮像装置の要部を拡大して示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態３にかかる、撮像素子の製造方法を示す図である。
【図６】素子側電極上に突起電極が設けられた撮像素子の側面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４にかかる撮像素子の側面断面図である。
【符号の説明】
Ｃ１  撮像装置、  Ｃ２  撮像装置、  Ｃ２’  撮像装置、  Ｃ３  撮像装置、  １  撮像素子、  １ａ  撮像素子面、  ２  素子側電極、  ３  配線基板、３ａ  基材、  ４  凹部、  ５  基板側電極、  ６  導体、  ７  レジスト、８  接着剤、  ９  ワイヤ、  １０  外部端子、  １１  結像レンズ部、  １２  リード、  １３  フィルタ、  １４  遮光カバー、  １５  樹脂モールド、１６  電子部品（信号処理回路）、  １７  電極、  １８  接合材、  １９  バンプ、  ２０  貫通孔、  ２１  コンタクト、  ２２  光、  ２３  突起電極、  ２４  樹脂、  ２５  フィラー。
【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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【図７】
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