(57)【要約】【課題】小型で薄く、信頼性の高い固体撮像装置を得ること。【解決手段】本発明の第１実施例の固体撮像装置１００は、フレキシブルな固体撮像素子１１０の撮像面を外向きにして、その固体撮像素子１１０が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材１１１を、電気信号回路基板１２０に形成した収容凹部１２１に収容して、その電気信号回路基板１２０の配線回路１２２などに電気的に接続、実装し、固体撮像素子１１０がレンズ鏡筒１５１で封止された構造で結像レンズ１５０が固体撮像素子１１０の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されている。【選択図】図１
2005167610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材を、電気信号回路基板に形成した収容凹部に収容して該電気信号回路基板の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記電気信号回路基板の収容凹部が形成された側とは反対側の面に信号処理半導体素子が実装され、封止樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材を、電気信号回路基板に形成した収容開口部に収容して該電気信号回路基板の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
前記電気信号回路基板の収容開口部が形成された側とは反対側の面に、前記収容開口部を閉鎖する状態で信号処理半導体素子が実装され、封止樹脂で封止されていることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材の裏面に信号処理半導体素子を固定し、該信号処理半導体素子を電気信号回路基板の表面の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材の裏面に信号処理半導体素子を固定し、該信号処理半導体素子を電気信号回路基板に形成した収容凹部に収容して該電気信号回路基板の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像素子と結像レンズとの間にフィルターを固定した枠が介在していることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項５、または請求項６に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、小型化及び薄型化された固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯機器の小型化、薄型化に伴い、それに搭載される固体撮像カメラモジュールを小型化、薄型化することは非常に重要な課題である。しかし、現状の固体撮像素子は平面であることから結像レンズの収差が問題となり、従来技術では小型化、薄型化が容易ではなかった。
【０００３】
固体撮像素子を湾曲させる、または湾曲させる手段は実開昭５６−１７４２６２、特許第３２３２６８６号、特開２００１−１５６２７８などに記載されている。
【０００４】
特許第３２３２６８６号に記されている技術は、保持部材を用いているので当然保持部材の厚さ分、従来の構造よりも薄型化においては不利となってしまう。
【０００５】
また、特開２００１−１５６２７８のように湾曲させて保持する機構を樹脂パッケージの内部に形成するような場合、その形成時における樹脂の硬化収縮率が常に均一でないことから確実に所望の曲率を得ることが困難となる。
【０００６】
このようなことから、固体撮像素子を湾曲させる技術において、所望の曲率が確実に形成された保持部材（台座）を使用し、固体撮像素子を容易に、かつ確実に所望の曲率に湾曲した良品を、湾曲工程終了時に得られることは非常に困難である。
【０００７】
更にまた、保持部材を使用して固体撮像素子を湾曲する場合、固体撮像素子と結像光学系鏡筒との距離関係から前記保持部材の厚み分だけ厚くなってしまうという問題がある。
【０００８】
そして更にまた、小型化、薄型化を実現するために固体撮像素子を単純にパッケージに収納しないという方法を採った場合、固体撮像素子を十分に保護することできず、固体撮像装置の信頼性が低下する。
【０００９】
そして更にまた、信号処理半導体装置を樹脂基板に直に搭載した場合、放熱性が低下する。
【特許文献１】実開昭５６−１７４２６２（第２〜３頁、図３）
【特許文献２】特許第３２３２６８６号（第２頁、図１）
【特許文献３】特開２００１−１５６２７８（第３〜３頁、図２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明が解決しようとする問題点は、
１．固体撮像素子に対する結像レンズの収差を少なくし、信頼性を向上させ、小型薄型の  固体撮像装置を得ること
２．湾曲させられた固体撮像素子の湾曲率がどの固体撮像装置においても常に一定に維持  されること
３．放熱性の高い固体撮像装置を得ること
などの諸点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の固体撮像装置は、フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材を、電気信号回路基板に形成した収容凹部に収容して該電気信号回路基板の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする。その電気信号回路基板の収容凹部が形成された側とは反対側の面に信号処理半導体素子が実装され、封止樹脂で封止されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の固体撮像装置は、フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材を、電気信号回路基板に形成した収容開口部に収容して該電気信号回路基板の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されている。その電気信号回路基板の収容開口部が形成された側とは反対側の面に、前記収容開口部を閉鎖する状態で信号処理半導体素子が実装され、封止樹脂で封止されていることを特徴とする。
【００１３】
そしてまた、本発明の固体撮像装置は、フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材の裏面に信号処理半導体素子を固定し、該信号処理半導体素子を電気信号回路基板の表面の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の固体撮像装置は、フレキシブルな固体撮像素子の撮像面を外向きにして、該固体撮像素子が予め形成された所望の曲率の湾曲面に固定されている保持部材の裏面に信号処理半導体素子を固定し、該信号処理半導体素子を電気信号回路基板に形成した収容凹部に収容して該電気信号回路基板の配線回路に電気的に接続、実装し、前記固体撮像素子がレンズ鏡筒で封止された構造で前記結像レンズが前記固体撮像素子の中心部を光軸上に位置合わせした状態で配設されて構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記固体撮像装置において、前記固体撮像素子と結像レンズとの間にフィルターを固定した枠を介在させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の固体撮像装置によれば、
１．固体撮像素子を湾曲させる場合に保持部材（台座）を使用することにより、容易に、  そして確実に固体撮像素子を所望の曲率に湾曲させることができるだけでなく、湾曲工  程終了時に湾曲した固体撮像素子の良品のみを確実に選別できて固体撮像装置に組み立  てることができる
２．また、従来技術のように、固体撮像素子を湾曲させて保持する台座をパッケージ内部  に樹脂などにより形成する場合、所望の曲率を得るには樹脂などの硬化収縮率が常に均  一でないことから現実的に不可能であるが、本発明の固体撮像装置では、これらの問題  は生じない
３．そしてまた、固体撮像素子を湾曲させる場合に保持部材を使用した場合、固体撮像素  子と結像光学系鏡筒との距離関係から保持部材サイズ分が厚くなってしまうという問題  があったが、本発明により保持部材を使用しても固体撮像装置の薄型化が可能である
４．更にまた、電気信号回路基板または貫通孔の底蓋の役目を果たす信号処理半導体素子  、封止樹脂などと枠、封止ガラスにより固体撮像素子を保護するため信頼性があり、そ  して固体撮像素子をパッケージなどにより封止後に電気信号回路基板に搭載するのでは  ないため、薄型化が可能である
５．保持部材を収容凹部に納める場合、保持部材を信号処理半導体素子と接触させること  により信号処理半導体素子の放熱性を向上させることも可能である
など、数々の優れた効果がえられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
フレキシブルな固体撮像素子を予め所望の曲率で凹面状に形成されている保持部材の前記湾曲面内に固着し、その保持部材を電気信号回路基板内に埋設するか、保持部材の裏面に信号処理半導体素子を固着し、その信号処理半導体素子を電気信号回路基板上に表面実装するか電気信号回路基板に埋設するようにして実装することにより、前記固体撮像素子を前記電気信号回路基板に電気的に接続する構成を採り、目的とする小型薄型化の固体撮像装置を実現した。
【００１８】
以下、図を用いて、本発明の各種実施例の固体撮像装置の構成、構造を説明する。これら各種実施例に用いられている固体撮像素子は、その裏面を研削することにより非常に薄い膜状に形成されていて、その固体撮像素子全体がフレキシブルな特性形状を備えているものである。その厚みは５０μｍ以下、望ましくは２０μｍ以下のものである。
【実施例１】
【００１９】
先ず、図１を用いて本発明の第１実施例の固体撮像装置の構成、構造を説明する。図１はその断面図を示すものである。図１において、符号１００は全体として本発明の第１実施例の固体撮像装置を指す。この固体撮像装置１００は、前記のような非常に薄い固体撮像素子１１０を中心に構成されていて、その固体撮像素子１１０はその撮像面を上向きにした状態で保持部材１１１に接着剤などにより固定、保持されている。
【００２０】
前記保持部材１１１は固体撮像素子１１０を所望の曲率に湾曲させるために、その一面が凹面状（或いは凸面状）の曲面に形成されており、素材としてはステンレススチールなどの金属、セラミックス、樹脂或いはそれらの複合材料を用いることが好ましい。
【００２１】
次に、この固体撮像素子１１０が固定された保持部材１１１は電気信号回路基板１２０の所定の位置に固定される。本実施例においては電気信号回路基板１２０の所定位置に収納凹部１２１が形成されていて、この収納凹部１２１に保持部材１１１を殆ど埋設した状態で収納し、接着剤（不図示）などで固定されている。電気信号回路基板１２０には所定の配線回路１２２が施され、信号処理半導体素子１３０などの能動素子、抵抗Ｐｒ、コンデンサーＰｃなどの受動素子が搭載されている。
【００２２】
固体撮像素子１１０はその電極端子（不図示）が金ワイヤー１３３で電気信号回路基板１２０の表面に形成されている電極パッド１２３に電気的に接続され、信号処理半導体素子１３０は電気信号回路基板１２０の裏面に形成されている電極パッド１２４に金ワイヤー１３５で電気的に接続されており、抵抗Ｐｒ、コンデンサーＰｃは配線回路１２２に表面実装で電気的に接続されている。これら信号処理半導体素子１３０、抵抗Ｐｒ、コンデンサーＰｃ、金ワイヤー１３５などは封止樹脂１４０で電気信号回路基板１２０の裏面に封止されている。
【００２３】
次に、固体撮像素子１１０の上方部には結像光学系である結像レンズ１５０がレンズ鏡筒１５１に支持され、その結像レンズ１５０が固体撮像素子１１０の中心部を光軸上（光学的中心）に位置合わせした状態で配設されている。レンズ鏡筒１５１には絞り１５２が形成されている。本実施例においては、結像レンズ１５０、レンズ鏡筒１５１、絞り１５２をそれぞれ１個で表して図面を簡素化し、説明している。また、必要に応じて赤外線を遮断するフィルター１６０を配設する場合もある。
【００２４】
この固体撮像装置１００の全体の厚みは４．２５ｍｍ以下に薄型化することができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、本発明の第２実施例の固体撮像装置２００の構成、構造を説明する。なお、第１実施例の固体撮像装置１００と同一の構成、構造部分には同一の符号を付して、それらの重複説明を省略する。
【００２６】
第１実施例の固体撮像装置１００の固体撮像素子１１０は製造工程においてレンズ鏡筒１５１が取り付けられるまでは、その撮像面が外気に晒された状態であるため、塵埃が付着する可能性が大きい。第２実施例の固体撮像装置２００はこの点を改良したものであって、電気信号回路基板１２０に、上端縁にフィルター（封止ガラス）２６０が固定されている枠２７０を取り付けて固体撮像素子１１０を封止して保護し、その後の工程で枠２７０の上面にレンズ鏡筒１５１を取り付ける構造となっている。なお、フィルター２６０は第１実施例におけるフィルター１６０と同一機能を備えていることを付言しておく。
【００２７】
この固体撮像装置２００の全体の厚みは、第１実施例の固体撮像装置１００の厚みより枠２７０の高さだけ若干厚くなるが、それでも５ｍｍ以下に薄型化することができる。
【実施例３】
【００２８】
次に、本発明の第３実施例の固体撮像装置３００の構成、構造を説明する。なお、第１実施例の固体撮像装置１００と同一の構成、構造部分には同一の符号を付して、それらの重複説明を省略する。
【００２９】
本実施例における固体撮像装置３００は配線回路３２２が施された電気信号回路基板３２０に保持部材１１１を収納できる貫通した開口部３２１が形成されている構造と、保持部材１１１の裏面に信号処理半導体素子１３０の裏面を直接貼り付けた構造となっている点である。
【００３０】
即ち、電気信号回路基板３２０の所定の
位置に保持部材１１１が嵌め込める面積で貫通した開口部３２１を設けられている。一方、固体撮像素子１１０が固定された保持部材１１１と信号処理半導体素子１３０との裏面を互いに接着剤（不図示）で貼り合わせて一体化する。この一体化された保持部材１１１部分を電気信号回路基板３２０の裏面から嵌め込み、保持部材１１１の周りを開口部３２１の内周面に接着剤（不図示）で接着して固定する。また、信号処理半導体素子１３０を開口部３２１の底蓋とし、開口部３２１の周辺部に信号処理半導体素子１３０の裏面周辺部を接着剤（不図示）で接着、固定しても良い。或いは前記両者の接着を同時に行って、保持部材１１１及び信号処理半導体素子１３０を電気信号回路基板３２０に固定するようにしてもよい。
【００３１】
その後、固体撮像素子１１０の電極（不図示）を金ワイヤー１３３で電気信号回路基板３２０の電極パッド３２３に電気的に接続し、信号処理半導体素子１３０の電極（不図示）を金ワイヤー１３５で電気信号回路基板３２０の電極パッド３２４に電気的に接続する。
【００３２】
なお、結像レンズ１５０、レンズ鏡筒１５１、フィルター１６０の構成、及び電気信号回路基板３２０への取り付け構造は第１実施例の場合と同一であるので、それらの説明を省略する。
【００３３】
この第３実施例の固体撮像装置３００は保持部材１１１をほぼ完全に電気信号回路基板３２０内に埋設した構造となっているので、第１実施例の固体撮像装置１００及び第２実施例の固体撮像装置２００と比較して、その厚みを３．５ｍｍ以下に更に薄くすることができる。
【実施例４】
【００３４】
図４に本発明の第４実施例の固体撮像装置４００を示した。なお、第３実施例の固体撮像装置３００と同一の構成、構造部分には同一の符号を付して、それらの重複説明を省略する。
【００３５】
この固体撮像装置４００は、第１実施例の固体撮像装置１００に対する第２実施例の固体撮像装置２００のように、前記第３実施例の固体撮像装置３００の電気信号回路基板３２０とレンズ鏡筒１５１との間に、上端縁にフィルター（封止ガラス）４６０が固定されている枠４７０を取り付けて固体撮像素子１１０を封止して保護し、その後の工程で枠４７０の上面にレンズ鏡筒１５１を取り付ける構造となっている。なお、フィルター４６０は第１実施例におけるフィルター１６０と同一機能を備えていることを付言しておく。
【００３６】
前記各実施例の説明において、固体撮像素子を所望の曲率で湾曲すると記した。この湾曲は必要に応じてＸ軸方向或いはＹ軸方向のみに湾曲させるだけよく、軸方向の光学的収差は電気的に補正する。しかし、出来ることなら固体撮像素子をお椀状に湾曲することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例の固体撮像装置の断面側面図である。
【図２】本発明の第２実施例の固体撮像装置の断面側面図である。
【図３】本発明の第３実施例の固体撮像装置の断面側面図である。
【図４】本発明の第４実施例の固体撮像装置の断面側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  本発明の第１実施例の固体撮像装置
１１０  フレキシブルな固体撮像素子
１２１  所望の曲率の湾曲面が形成されている保持部材（台座）
１２０  電気信号回路基板
１２１  収容凹部
１２２  配線回路
１２３  電極パッド
１３０  信号処理半導体素子
１４０  封止樹脂
１５０  結像レンズ
１５１  レンズ鏡筒
１５２  絞り
１６０  フィルター
２００  本発明の第２実施例の固体撮像装置
２６０  フィルター
２７０  枠
３００  本発明の第３実施例の固体撮像装置
３２０  電気信号回路基板
３２１  開口部
３２２  配線回路
３２３  電極パッド
３２４  電極パッド
４００  本発明の第４実施例の固体撮像装置
４６０  フィルター
４７０  枠
【図１】
2005167610.tif 000003
【図２】
2005167610.tif 000004
【図３】
2005167610.tif 000005
【図４】
2005167610.tif 000006