(57)【要約】【課題】  振動や衝撃、熱膨張等によって、固体撮像装置の半導体基板からスペーサーが剥がれるのを防止する。【解決手段】  ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置２０において、固体撮像素子の周囲を取り囲むスペーサー２７の接着面２７ｂに溝３４を形成する。接着剤２９でスペーサー２７を半導体基板２６に接合する際に、接着剤２９は溝３４内に入り込むため、溝３４の垂直面３４ａ，３４ｂの分だけ接着剤２９の塗布面積が増加する。これにより、スペーサー２７と半導体基板２６との接着強度が向上するので、カバーガラス２８に光学ユニットを貼り付けてスペーサー２７の接着部分に負荷がかかっても、スペーサー２７が半導体基板２６から剥がれてしまうことはない。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子が形成された半導体基板の上に、固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを接着剤で接合し、このスペーサーの上を透明板で封止した固体撮像装置において、
前記スペーサーの半導体基板に接合される側の接着端部を複数の面から構成し、前記接着剤の塗布面積を増やしたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記接着端部の半導体基板に接合される面に溝を形成し、複数の面を設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記接着端部の端縁に切欠を形成し、複数の面を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
固体撮像素子が形成された半導体基板の上に、固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを接着剤で接合し、このスペーサーの上を透明板で封止した固体撮像装置において、
前記半導体基板のスペーサーが接合される部分に、該スペーサーの端部が挿入される凹部を形成して、前記接着剤の塗布面積を増やしたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
固体撮像素子が形成された半導体基板の上に、固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを接着剤で接合し、このスペーサーの上を透明板で封止した固体撮像装置と、前記透明板に接合され、固体撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系が組み込まれた光学ユニットとを備えたカメラモジュールにおいて、
前記固体撮像装置として、請求項１ないし４いずれか記載の固体撮像装置を用いたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項６】
被写体を撮像する撮像部と、撮像して得た画像データを記憶するデータ記憶部とを備えた携帯電話機において、
前記撮像部として、請求項５記載のカメラモジュールを用いたことを特徴とする携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置と、この固体撮像装置を用いるカメラモジュールと、このカメラモジュールが組み込まれる携帯電話機とに関し、更に詳しくは、携帯電話機への振動や衝撃等によって固体撮像装置が破損するのを防止した固体撮像装置、及びカメラモジュール、及び携帯電話機に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置等を組み込むことにより撮影機能を付与した携帯電話機が普及している。また、携帯電話機等の小型電子機器への撮影機能の組み込みを容易にするため、予め固体撮像装置と、撮像光学系が組み込まれた光学ユニットと、制御回路が設けられた実装基板とを組み立ててユニット化したカメラモジュールが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の固体撮像装置は、シリコンからなる半導体基板上に固体撮像素子と電極パッドとが形成されたベアチップと、このベアチップを収納するパッケージと、固体撮像素子への光の透過を阻害しないようにパッケージの開口を塞ぐカバーガラスとから構成されている。ベアチップとパッケージとの間は、ボンディングワイヤによって配線されている。上記カメラモジュールでは、この固体撮像装置を実装基板上にハンダ付けし、光学ユニットをパッケージ上に接着剤で固着していた。
【０００４】
半導体装置を小型化するパッケージング手法の一つとして、ウエハレベルチップサイズパッケージ（以下、ＷＬＣＳＰと略称する）が知られている。このＷＬＣＳＰを用いた固体撮像装置（例えば、特許文献２参照）は、固体撮像素子と電極パッドとが形成された半導体基板と、固体撮像素子の周囲を取り囲むように半導体基板の上に接着剤で取り付けられるスペーサーと、このスペーサーの上を塞いで固体撮像素子を封止するカバーガラスとからなる。
【０００５】
また、上記、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置を使用したカメラモジュールが、本出願人によって先行出願されている（特願２００３−３２０２７１号）。このカメラモジュールでは、カバーガラスの平面度、及び半導体基板とカバーガラスとの平行度の精度の高さを生かして、光学ユニットをカバーガラスの表面に接着剤で固着している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０７８０６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
携帯電話機は、デジタルカメラ等に比べて乱暴に取り扱われることが多く、強い振動や衝撃を受ける頻度が高い。また、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置は、外形形状が数ｍｍ四方と非常に小さいため、半導体基板とスペーサーとの間の接着面積も非常に小さい。更に、カバーガラスに取り付けられた光学ユニットの重量は、スペーサーと半導体基板との間の接着部分に負荷をかけてしまう。そのため、携帯電話機を落下させた際の衝撃によって、スペーサーと半導体基板との接着部分が破損し、スペーサーが半導体基板から剥がれてしまうことがあった。
【０００８】
また、半導体基板の材料であるシリコンと、実装基板の材料であるガラスエポキシとは、熱膨張係数が異なっている。そのため、撮像によって固体撮像装置が発熱すると、シリコンよりも熱膨張率の高い実装基板が固体撮像装置よりも大きく熱膨張してしまい、固体撮像装置の半導体基板に歪みが発生する。この半導体基板の歪みは、携帯電話機の撮影機能の使用／不使用によって繰り返し発生するため、半導体基板とスペーサーとの接着部分が疲労破壊によって剥がれてしまうこともあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、振動や衝撃、熱膨張によって繰り返し与えられる歪み等によって、半導体基板からスペーサーが剥がれ落ちるのを防止する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、スペーサーの半導体基板に接合される側の接着端部を複数の面から構成して、接着剤の塗布面積を増やした。また、接着剤を塗布するための複数の面は、接着端部の半導体基板に接合される面に溝を形成したり、接着端部の端縁に切欠を形成する等して設けた。
【００１１】
また、別の手段としては、半導体基板のスペーサーが接合される部分にスペーサーの端部が挿入される凹部を形成することによって、接着剤の塗布面積を増やした。
【００１２】
更に、本発明のカメラモジュール及び携帯電話機は、上記固体撮像装置を使用することによって、振動や衝撃、熱膨張による破損を防止した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、固体撮像装置の半導体基板とスペーサーとの間の接着剤の塗布面積が増えて接着強度が向上するので、携帯電話機に対する振動や衝撃、繰り返し発生する熱膨張等によって、スペーサーが半導体基板から剥がれ落ちてしまうことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、折り畳み式の携帯電話機の開いた状態を示す外観斜視図である。携帯電話機２は、受話器ユニット３と送話器ユニット４とからなり、これらの間はヒンジ部５によって折り畳み自在に連結されている。携帯電話機２の受話器ユニット３には、受話音声が拡声出力される受話音声出力部６と、各種情報が表示される表示部７と、撮影を行なう撮像部８と、伸縮式のアンテナ９とが設けられている。送話器ユニット４には、携帯電話機２を操作する第１〜第ｎ操作ボタン１０と、送話音声を入力する送話音声入力部１１とが設けられている。
【００１５】
図２は、携帯電話機２の撮像部８の構成を示す要部断面図である。携帯電話機２の外装カバー１４には、撮像用の開口１５が形成されている。この開口１５は透明なプラスチック等で形成された保護プレート１６によって塞がれている。開口１５に対面する位置には、携帯電話機２のフレーム１７に複数本のネジ１８で固定されたカメラモジュール１９が配置されている。図３に示すように、このカメラモジュール１９は、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置２０と、光学ユニット２１と、実装基板２２とから構成されている。
【００１６】
図４及び図５は、固体撮像装置２０の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。固体撮像装置２０は、半導体基板２６と、この半導体基板２６の上に接着剤２９によって接合された枠形状のスペーサー２７と、このスペーサー２７の上に接合されてスペーサー２７内を封止するカバーガラス２８とからなる。
【００１７】
半導体基板２６の上面には、固体撮像素子３０と、この固体撮像素子３０と電気的に接続された複数の接続端子３１とが設けられている。固体撮像素子３０は、例えば、多数のフォトダイオードと、これらのフォトダイオードに蓄積された電荷を転送するＣＣＤからなる。各フォトダイオードの上には、カラーフイルタやマイクロレンズ等が積層されている。接続端子３１は、例えば、導電性材料を用いて半導体基板２６の上に印刷により形成されている。また、各接続端子３１とＣＣＤとの間も同様に印刷によって配線が施されている。なお、ＣＣＤの代わりに、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサを使用してもよい。
【００１８】
スペーサー２７には、無機材料、例えばシリコンが用いられており、固体撮像素子３０を取り囲むロの字状に形成されている。カバーガラス２８には、各フォトダイオードの破壊を防止するために、透明なα線遮蔽ガラスが用いられている。固体撮像素子３０とカバーガラス２８との間の空隙は、マイクロレンズによる集光能力を低下させないために設けられている。
【００１９】
図６に示すように、スペーサー２７の半導体基板２６に接着される側の接着端部２７ａの接着面２７ｂには、スペーサー２７の全周にわたって溝３４が形成されている。この溝３４は、半導体基板２６に対して垂直な垂直面３４ａ，３４ｂと、半導体基板２６と平行な水平面３４ｃとからなり、スペーサー２７と半導体基板２６とを接着剤２９で接合する際に、接着剤２９が溝３４の内部に充填される。そのため、スペーサー２７の接着面２７ｂの表面積は、溝３４を形成しない場合に比べて、垂直面３４ａ，３４ｂの分だけ増えるため、接着剤２９の塗布面積が増加して接着強度が向上する。
【００２０】
上記固体撮像装置２０は、例えば、次のように製造される。まず、カバーガラス２８の基材となる透明なガラス基板上にシリコンを積層し、フォトリソグラフィ技術，現像，エッチング等を用いて、ガラス基板上に多数のスペーサー２７を形成する。溝３４も同様の手法によってスペーサー２７上に形成されるが、その形成はスペーサー２７の形成前、または形成後のいずれで行なってもよい。次いで、スペーサー２７の端面に接着剤２９を塗布し、多数の固体撮像素子３０や接続端子３１等が形成されたウエハと重ねて接合することにより、各固体撮像素子３０をスペーサー２７とガラス基板とで封止する。その後、ガラス基板とウエハとをダイシングして個片化すると、多数の固体撮像装置２０が形成される。
【００２１】
光学ユニット２１は、レンズホルダ３７と、このレンズホルダ３７に組み込まれた撮像レンズ３８とからなる。レンズホルダ３７は例えばプラスチックからなり、撮像レンズ３８が組み込まれる円筒形状の鏡筒部３７ａと、この鏡筒部３７ａの下端に連なる矩形形状の凹部３７ｂとが一体に形成されている。凹部３７ｂは、固体撮像装置２０のカバーガラス２８に嵌合され、接着剤によってカバーガラス２８上に固着される。
【００２２】
実装基板２２は、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等を用いたリジッド基板である。実装基板２２の上面には固体撮像装置２０が接着剤によって取り付けられる取付スペース４１が設けられている。実装基板２２に取り付けられた固体撮像装置２０は、ボンディングワイヤー４３によって実装基板２２の接続端子４２と電気的に接続される。実装基板２２の裏面には、固体撮像装置２０を駆動制御するＩＣ４４と、撮像して得た画像データを記憶するメモリ４５とが実装されている。ＩＣ４４は、例えば、Ｈドライバ（Ｖドライバ），ＣＤＳ，ＡＧＣ，ＡＤＣ等が１チップ内に組み込まれたアナログ・フロント・エンド回路として機能する。
【００２３】
上記固体撮像装置２０及びカメラモジュール１９が組み込まれた携帯電話機２は、その使用において、受話器ユニット３と送話器ユニット４とが強く閉じられたり、落下される等して強い衝撃や振動が与えられてしまう。従来のＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置を使用した携帯電話機では、この強い振動や衝撃によって、光学ユニットが取り付けられたスペーサーが半導体基板から剥がれ落ちてしまうことがあった。しかし、本願発明の固体撮像装置２０を使用したカメラモジュール１９は、スペーサー２７の接着面２７ｂに溝３４を形成して接着剤２９の塗布面積を増やして接着強度を向上させたので、多少の振動や衝撃によってスペーサー２７が半導体基板２６から剥がれ落ちることはない。
【００２４】
また、携帯電話機２によって撮像部８で撮像を行なうと固体撮像装置２０が発熱し、半導体基板２６及び実装基板２２が熱膨張する。携帯電話機２での撮像を終了すると、固体撮像装置２０の温度が低下し、熱膨張していた半導体基板２６と実装基板２２とが元の状態に戻る。従来のＷＬＣＳＰタイプの固体撮像装置を使用した携帯電話機では、この繰り返し発生する熱膨張によって、スペーサーと半導体基板との接着部分に負荷がかかり、スペーサーが半導体基板から剥がれ落ちてしまうことがあった。しかし、本願発明の固体撮像装置２０を使用したカメラモジュール１９は、溝３４によってスペーサー２７と半導体基板２６との接着強度が向上しているため、このような固体撮像装置２０の破損は発生しない。
【００２５】
なお、上記実施形態では、スペーサー２７の接着面２７ｂに溝３４を形成して接着剤の塗布面積を増やした。しかし、図７の固体撮像装置５０に示すように、スペーサー５１の接着面５１ａの端縁に切欠５２ａ，５２ｂを形成して、接着剤５３の塗布面積を増やしてもよい。このスペーサー５１の使用により、半導体基板５４との間の接着強度を向上させることができる。
【００２６】
また、上記各実施形態では、スペーサーに溝や切欠を形成して接着剤の塗布面積を増やしたが、図８の固体撮像装置６０に示すように、半導体基板６１に凹部６２を形成し、この凹部６２内にスペーサー６３の接着端部６４を挿入して接着剤６５を流し込んでもよい。なお、凹部６２の深さは、凹部６２を設けたことによる半導体基板６１の強度低下とスペーサー６３の接着強度の向上との兼ね合いにより決定するとよい。また、スペーサー６３の凹部６２への挿入によって、半導体基板６１とスペーサー６３との位置決めを行なってもよい。
【００２７】
なお、上記実施形態は、携帯電話機を例に説明したが、本発明は、デジタルカメラに組み込まれるカメラモジュールや、その他の小型電子機器に組み込まれるカメラモジュールにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施した携帯電話機の外観形状を示す斜視図である。
【図２】携帯電話機の撮像部近傍の要部断面図である。
【図３】カメラモジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図４】固体撮像装置の外観形状を示す斜視図である。
【図５】固体撮像装置の要部断面図である。
【図６】スペーサーと半導体基板との接着状態を示す要部断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態のスペーサーと半導体基板との接着状態を示す要部断面図である。
【図８】本発明の更に別の実施形態のスペーサーと半導体基板との接着状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２    携帯電話機
８    撮像部
１９  カメラモジュール
２０  固体撮像装置
２１  光学ユニット
２２  実装基板
２６  半導体基板
２７  スペーサー
２９  接着剤
３４  溝
５２  切欠
６２  凹部
【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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【図８】
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