(57)【要約】【課題】  固体撮像素子と実装基板とからなる固体撮像装置をより薄型化する。【解決手段】  実装基板２１の厚みＬ２を固体撮像素子２０の厚みＬ１よりも厚くし、この実装基板２１に固体撮像素子２０の外形サイズよりも大きな取付開口３７を形成し、この取付開口３７内に固体撮像素子２０を収納することによって、実装基板２１の厚み内に固体撮像素子２０を実装する。また、固体撮像素子２０の側面と取付開口３７の内側面とをテーパー形状とし、取付開口３７内に固体撮像素子２０を挿入したときに接触して電気的な接続を行なう接続端子３１，３８をそれぞれ形成し、固体撮像素子２０と実装基板２１との配線も取付開口３７内で行なう。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子が形成された半導体基板の上に、受光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素子と、この固体撮像素子を実装する実装基板とからなる固体撮像装置において、
前記実装基板の厚み寸法を固体撮像素子の厚み寸法よりも厚くし、かつ固体撮像素子の外形形状よりも大きな取付開口を実装基板に形成して、該固体撮像素子を取付開口内に組み込んで実装基板の厚み内に収納したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子の側面に、受光素子と電気的に接続された第１の接続端子を複数形成し、前記取付開口の内側面に、第１の接続端子と当接して電気的に接続する第２の接続端子を複数形成し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】
前記固体撮像素子の側面に、受光素子が形成された上面とその反対側の下面との間で第１の角度で傾斜された第１のテーパー面を形成し、前記取付開口の内側面に、第１の角度よりも大きな第２の角度で傾斜された第２のテーパー面を形成し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】
前記固体撮像素子に設けられた複数の接続端子の基準となる１番端子の近傍に、１番端子であることを表わす第１の指標を設け、前記実装基板の取付開口の外周で、かつ１番端子の取付位置の近傍に１番端子の取付位置を表わす第２の指標を設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子とこの固体撮像素子を実装する実装基板とからなる固体撮像装置に関し、更に詳しくは、実装基板への固体撮像素子の実装方法を改良した固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラを組み込んで手軽に撮影を行なえるようにした携帯電話機が普及している。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、固体撮像素子と、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予め組み立て、ユニット化したカメラモジュールが製造されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
固体撮像素子は、シリコンからなる半導体基板上に、受光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、受光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なる。ベアチップとパッケージとの間は、ワイヤーボンディングによって配線されている。上記カメラモジュールでは、この固体撮像素子を実装基板上にハンダ付けし、光学ユニットは、パッケージ上、または実装基板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。ＷＬＣＳＰは、半導体ウエハプロセス中でパッケージングを完了させ、ウエハをダイシングして個片化することにより、完成された半導体装置を得るパッケージ手法である。このＷＬＣＳＰを使用して製造された固体撮像素子は、従来のセラミックパッケージを使用したものに比べて大幅に小型化することができる（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０７８０６４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３００２８号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
パッケージに収納された従来の固体撮像素子は、その外形サイズ（光軸方向での投影面積）と、光軸方向の寸法（厚み寸法）が大きい。そのため、固体撮像素子が組み込まれるカメラモジュールや、携帯電話機の小型化を阻害するものであった。また、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像素子を使用すれば、従来の固体撮像素子よりもカメラモジュールを小型化することができるが、携帯電話機の小型化及び薄型化に応じて、よりカメラモジュールの小型化が求められている。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、固体撮像素子と実装基板とからなる固体撮像装置をより薄型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体撮像装置は、実装基板の厚み寸法を固体撮像素子の厚み寸法よりも厚くし、かつ固体撮像素子の外形形状よりも大きな取付開口を実装基板に形成して、取付開口内に固体撮像素子を組み込んで実装基板の厚み内に収納した。また、固体撮像素子の側面と、取付開口の内側面とに第１の接続端子及び第２の接続端子をそれぞれ形成し、これらの端子で固体撮像素子と実装基板とを電気的に接続した。
【０００９】
更に、固体撮像素子の側面に、第１の角度で傾斜された第１のテーパー面を形成し、取付開口の内側面に、第１の角度よりも大きな第２の角度で傾斜された第２のテーパー面を形成した。また、固体撮像素子の１番端子の近傍に第１の指標を設け、取付開口の外周で、かつ１番端子の取付位置の近傍に第２の指標を設けた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固体撮像装置によれば、実装基板の厚み寸法内に固体撮像素子が収納されるため、固体撮像装置の厚み寸法を小さくすることができる。また、取付開口内で固体撮像素子と実装基板との間の配線も行なうようにしたので、配線が実装基板上に突出して固体撮像装置の厚み寸法を大きくしてしまうことはない。更に、固体撮像素子の側面と取付開口の内側面とをテーパー面として、かつ固体撮像素子のテーパー面の角度よりも取付開口のテーパー面の角度を大きくしたので、固体撮像素子の側面と取付開口の内側面とを確実に当接させることができる。更に、固体撮像素子と実装基板とに、１番端子を識別するための指標と、１番端子の取付位置を表わす指標とを設けたので、実装基板に対する固体撮像素子の取付ミスが発生することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、折り畳み式の携帯電話機を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、内蔵アンテナ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。
【００１２】
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タイプの固体撮像素子２０と、実装基板２１と、光学ユニット２２とから構成されている。
【００１３】
図４及び図５は、固体撮像素子２０の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。固体撮像素子２０は、半導体基板２６と、この半導体基板２６上に接着剤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。この固体撮像素子２０の側面は、上面から下面に向かって外側に傾斜されたテーパー面である。
【００１４】
半導体基板２６の上面には、受光素子３０が形成されている。受光素子３０は、例えば、多数のＣＣＤからなり、これら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。半導体基板２６の側面には、受光素子３０に電気的に接続された多数の接続端子３１が設けられている。この接続端子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。
【００１５】
多数の接続端子３１のうち、符号３１ａが付されている接続端子は、固体撮像装置２０の取付方向等の基準となる第１端子である。この第１端子３１ａの近傍で、カバーガラス２８のスペーサー２７に対面する部位には、第１端子３１ａの位置を表わすマーク３３が印刷等により形成されている。
【００１６】
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、受光素子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、ＣＣＤの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。受光素子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。
【００１７】
上記固体撮像素子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の端面に接着剤を塗布し、多数の受光素子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、各受光素子３０をスペーサー２７とガラス基板とで封止する。その後、側面がテーパー形状となるようにガラス基板とウエハとをダイシングして個片化すると、多数の固体撮像素子２０が形成される。
【００１８】
なお、接続端子３１の半導体基板２６の側面に配置される部分は、例えば、次のような手法で形成することができる。まず、ダイシングラインに沿ってウエハに斜めの貫通穴を形成し、この貫通穴内に導電性ペーストを充填する。この導電性ペーストが固化した後に、ウエハをダイシングラインに沿ってダイシングすると、半導体基板２６の側面に多数の接続端子３１を形成することができる。
【００１９】
実装基板２１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り、固体撮像素子２０の厚み寸法Ｌ１よりも厚い厚み寸法Ｌ２を有している。実装基板２１の中央部には、下方から固体撮像素子２０が挿入される矩形の取付開口３７が形成されている。実装基板２１の上面において、取付開口３７の近傍には、固体撮像素子２０の第１ピン３１ａの取付位置を表わすマーク３９が印刷等によって形成されている。
【００２０】
取付開口３７の内側面は、実装基板２１の上面から下面に向かって外側に傾斜されたテーパー形状とされている。また、この内側面には、固体撮像素子２０の接続端子３１に接触して電気的に接続する多数の接続端子３８が設けられている。図６に拡大して示すように、この取付開口３７の内側面の傾斜角度θ２は、固体撮像素子２０の側面の傾斜角度θ１よりも大きくされている。そのため、実装基板２１の下方から取付開口３７に固体撮像素子２０を挿入すると、下面側に設けられた固体撮像素子２０の接続端子３１は、確実に実装基板２１の接続端子３８に接触する。
【００２１】
実装基板２１内に挿入された固体撮像素子２０は、取付開口３７の隙間から接着剤４０等が流し込まれることによって、実装基板２１に固着される。なお、この実装基板２１の取付開口３７内への接続端子３８の形成は、前述した固体撮像素子２０の接続端子３１と同様の手法で形成することができる。
【００２２】
光学ユニット２２は、レンズホルダ４３と、このレンズホルダ４３に組み込まれた撮像レンズ４４とからなる。レンズホルダ４３は例えばプラスチックからなり、撮像レンズ４４が組み込まれる円筒形状の鏡筒部４３ａを備えている。この光学ユニット２２は、固体撮像素子２０が取り付けられた後の実装基板２１上に接着剤によって固着される。
【００２３】
このように、本実施形態のカメラモジュール１９によれば、固体撮像素子２０が実装基板２１の厚み寸法Ｌ２内に納められてしまうため、固体撮像素子２０の厚み寸法Ｌ１だけ、撮影光軸方向の寸法を小型化することができる。また、このカメラモジュール１９の小型化により、このカメラモジュール１９を使用する携帯電話機２も薄型化することができる。更には、固体撮像素子２０を実装基板２１に納めることによって薄型化したスペースを光学ユニット２２で使用することで、携帯電話機２の厚みを現状維持したまま、望遠レンズやズームレンズ等を組み込むことも可能となる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、実装基板に取付開口を形成して固体撮像装置を収納したが、図７に示すように、積層基板を使用した実装基板４５に切欠４６を形成し、この切欠４６内に固体撮像素子４７を取り付けてもよい。この実施形態においても、固体撮像素子４７の厚み分だけカメラモジュールの撮影光軸方向の寸法を小さくすることができる。また、１番端子のマークを印刷によって形成したが、固体撮像素子に切欠を形成してマークの代わりにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】固体撮像素子の外観形状を示す斜視図である。
【図５】固体撮像素子の要部断面図である。
【図６】固体撮像素子と実装基板との接続端子の当接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を用いたカメラモジュールの要部断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２    携帯電話機
８    撮像部
１９  カメラモジュール
２０  固体撮像素子
２１  実装基板
２２  光学ユニット
３１  固体撮像素子の接続端子
３３  固体撮像素子のマーク
３８  実装基板の接続端子
３９  実装基板のマーク
【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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