(57)【要約】【課題】  繰り返し発生する実装基板の熱膨張によって、固体撮像装置と実装基板との接続部分が破損するのを防止する。【解決手段】  実装基板２２のリジッド基板４３のランド４７には、固体撮像装置２０の接続端子３３がハンダ付けによって取り付けられている。リジッド基板４３の下面で、固体撮像装置２０の接続端子３３に対面する位置には、リジッド基板４３の幅方向に沿って複数の溝４８が形成されている。固体撮像装置２０で撮像を行なうと、固体撮像装置２０が発熱し、その熱は接続端子３３及びランド４７を通ってリジッド基板４３に伝達される。リジッド基板４３は、この熱によって熱膨張するが、溝４８によって熱膨張が吸収されるため、接続端子３３とランド４７とのハンダ付け部分に負荷はかからない。【選択図】        図２
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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該固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを配置し、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用いられ、この固体撮像装置が実装される配線パターンと、この配線パターンが表面に形成された基板とからなる固体撮像装置用実装基板において、
前記基板の裏面に、基板の熱膨張を吸収する溝や穴を設けたことを特徴とする固体撮像装置用実装基板。
【請求項２】
前記溝や穴は、前記配線パターンに接続される前記固体撮像装置の接続端子の近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置用実装基板。
【請求項３】
前記溝や穴は、前記基板の裏面の全域に所定のピッチで設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置用実装基板。
【請求項４】
前記溝や穴のピッチは、前記固体撮像装置の接続端子の近傍で狭くなるようにしたことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置用実装基板。
【請求項５】
固体撮像素子が形成された半導体基板の上に、該固体撮像素子を取り囲む枠形状のスペーサーを配置し、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、この固体撮像装置を実装する実装基板と、前記透明板に取り付けられ、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、
前記実装基板として、請求項１ないし４いずれか記載の固体撮像装置用実装基板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、固体撮像装置用実装基板と、この実装基板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、実装基板の熱膨張によって固体撮像装置が実装基板から剥落するのを防止した実装基板、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接続端子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。
【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、固体撮像素子と接続端子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り、従来のパッケージを使用した固体撮像装置に比べ、大幅に小型化されている。
【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、実装基板の接続端子をハンダ付けして固体撮像装置を実装するとともに、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に取り付けている。
【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】
固体撮像装置は、撮像を行なうと発熱することが知られている。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では、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、実装基板と半導体基板とのハンダ付け部分に負荷がかかる。この熱膨張は、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、実装基板と半導体基板とのハンダ付け部分が疲労破壊し、固体撮像装置が実装基板から剥がれ落ちてしまうことがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、繰り返し発生する熱膨張によって、固体撮像装置と実装基板との接続部分が破損するのを防止する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の固体撮像装置用実装基板は、基板の裏面に、基板の熱膨張を吸収する溝や穴を設けた。また、溝や穴は、温度が高くなる固体撮像装置の接続端子の近傍に設けた。
【００１０】
更に、別の実施形態では、基板の裏面の全域に所定のピッチで溝や穴を設けた。また、このピッチは、温度が高くなる固体撮像装置の接続端子の近傍で狭くなるようにした。
【００１１】
更に、本発明のカメラモジュール及び携帯電話機は、上記固体撮像装置用実装基板を使用することによって、熱膨張による破損を防止した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、実装基板の熱膨張が裏面に設けられた溝や穴によって吸収されるので、固体撮像装置と実装基板との取り付け部分にかかる負荷を小さくすることができ、固体撮像装置が実装基板から剥がれ落ちるのを防止することができる。また、溝や穴は、温度が高くなりやすい固体撮像装置の接続端子の近傍に配置したり、固体撮像装置の接続端子の近傍で配置ピッチを狭くするようにしたので、より効果的に実装基板の熱膨張を吸収することができる。更に、溝や穴によって実装基板の表面積が増えるため、実装基板及び固体撮像装置の冷却効率を高めることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
半導体基板２６の上面には、固体撮像素子３０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。
【００１７】
半導体基板２６の下面には、複数の接続端子３３が設けられている。これらの接続端子３３は、半導体基板２６の貫通穴３４に充填された導電材３５からなり、半導体基板２６の上面まで連設されて各ＣＣＤと電気的に接続されている。なお、貫通穴３４の内壁で、導電材３５の周囲に設けられているのは、半導体基板２６と導電材３５との間を絶縁する絶縁層３６である。
【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】
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。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３３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。
【００２０】
光学ユニット２１は、レンズホルダ３９と、このレンズホルダ３９に組み込まれた撮像レンズ４０とからなる。レンズホルダ３９は例えばプラスチックからなり、撮像レンズ４０が組み込まれる円筒形状の鏡筒部３９ａと、この鏡筒部３９ａの下端に連なる矩形形状の凹部３９ｂとが一体に形成されている。凹部３９ｂ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。
【００２１】
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４３と、このリジッド基板４３と一体に設けられたフレキシブル基板４４とからなるリジッド・フレキシブル基板である。詳しくは図示しないが、フレキシブル基板４４には、固体撮像装置２０を駆動制御する制御ＩＣと、撮像により得た画像データを記憶するメモリとが実装される。制御ＩＣ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。
【００２２】
リジッド基板４３の上面には固体撮像装置２０が取り付けられる取付スペース４６が設けられている。この取付スペース４６内には、固体撮像装置２０の接続端子３３がハンダ付けされる複数のランド４７が設けられている。リジッド基板４３の下面で、ランド４７に対面する位置には、リジッド基板４３の短手方向に沿って複数の溝４８が形成されている。これらの溝４８は、リジッド基板４３の熱膨張を吸収するとともに、放熱効果も向上させる。
【００２３】
上記携帯電話機２によって撮像を行なうと、固体撮像装置２０が発熱する。この固体撮像装置２０の熱は、接続端子３３及び電極パッド４７によってリジッド基板４３に伝達される。リジッド基板４３の材質であるガラスエポキシは、半導体基板２６の材質であるシリコンよりも熱膨張率が高い。そのため、従来のカメラモジュール１９では、リジッド基板４３の熱膨張によって、固体撮像装置２０とリジッド基板４３とのハンダ付け部分に負荷がかかり、この負荷が繰り返し与えられることによって、ハンダ付け部分が疲労破壊することがあった。
【００２４】
しかし、本発明の実装基板２２では、リジッド基板４３の下面でランド４７に対面する位置に複数の溝４８を形成したので、リジッド基板４３の熱膨張を溝４８によって吸収することができる。これにより、固体撮像装置２０とリジッド基板４３とのハンダ付け部分に負荷がかかることはない。また、溝４８によってリジッド基板４３の下面の表面積が増えるため、リジッド基板４３及び固体撮像装置２０の放熱効果も向上する。
【００２５】
なお、上記実施形態では、リジッド基板４３の固体撮像装置２０の接続端子３３に対面する位置にだけ溝４８を形成したが、図６に示すように、リジッド基板５０の下面の全域に溝５１を形成してもよい。これによれば、リジッド基板５０による放熱効果を更に向上させることができる。
【００２６】
また、図７に示すように、リジッド基板５５の全域に溝５６を形成し、この溝５６のピッチを接続端子３３に対面する部分で狭くすることもできる。これによれば、放熱効果を高めながら、かつ溝５６によるリジッド基板５５の強度低下を抑えることができる。
【００２７】
また、上記各実施形態では、溝をリジッド基板の短手方向に沿って配置したが、長手方向に沿って配置したり、格子状に配置してもよい。更に、上記各実施形態では、リジッド基板に溝を形成したが、図８に示すように、リジッド基板６０に複数の穴６１を形成して、リジッド基板６０の熱膨張を吸収してもよい。穴６１としては、貫通穴でも非貫通穴でもよい。また、穴６１は、固体撮像装置の接続端子の近傍にのみ配置してもよいし、図示すすように全域に設けてもよい。また、全域に穴６１を設ける場合には、接続端子の近傍のピッチを狭くすることもできる。
【００２８】
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】
【００２９】
【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】別の実施形態を用いたカメラモジュールの要部断面図である。
【図７】更に別の実施形態を用いたカメラモジュールの要部断面図である。
【図８】溝に代えて穴を形成したリジッド基板の外観形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
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
３３  接続端子
４３  リジッド基板
４８  溝
【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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