(57)【要約】【課題】小型化が図れるとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子と透光性部材とを装着する立体形状の構造体を備える固体撮像装置であって、前記構造体は、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着部と、前記開口面の縁部に前記透光性部材を装着する段差部と、を有し、前記受光面と前記透光性部材とが、所定の間隔を隔てて、前記貫通開口部を塞ぐように装着される。【選択図】図１
2007194930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と透光性部材とを装着する立体形状の構造体を備える固体撮像装置であって、
前記構造体は、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着部と、前記開口面の縁部に前記透光性部材を装着する段差部と、を有し、
前記受光面と前記透光性部材とが、所定の間隔を隔てて、前記貫通開口部を塞ぐように装着される固体撮像装置。
【請求項２】
前記開口面上に配線部が形成され、前記固体撮像素子装着部が前記配線上に形成される請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記構造体は、前記配線部が形成される脚部と、前記脚部上に設けられる筒状の胴部とを有し、前記胴部と前記脚部との間に前記貫通開口部を有する請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記透光性部材は、前記絶縁性樹脂よりも熱膨張係数の小さい材料で形成される光学フィルタである請求項１から３いずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
立体形状の構造体であって、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着部と、前記開口面の縁部に前記透光性部材を装着する段差部と、を有する構造体を成形する構造体成形工程と、
前記段差部に、前記貫通開口部を塞ぐように透光性部材を装着する透光性部材装着工程と、
前記固体札素子装着部に、前記固体撮像素子を、前記受光面と前記透光性部材とが、所定の間隔を隔てて、前記貫通開口部を塞ぐように装着する固体撮像素子装着工程とを含む固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラなどの半導体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いる撮像装置は、小型化、高性能化が進むに伴い、カメラも小型化され、各方面で使用されてきており、映像の入力装置としての市場を広げている。
【０００３】
例えば、従来の固体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、固体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成して、これらを組み合わせて構成される。このような組み合わせによる実装構造は、従来、平板上に各素子を搭載することによって形成されている。
【０００４】
これに対して、従来、装置の更なる小型化を図るため、樹脂製の立体プリント基板が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４５１８６号公報
【０００５】
図５および図６に示すように、特許文献１に記載されている樹脂製の立体プリント基板１０１は、矩形台状の脚部１０１Ａとその上に形成された胴部１０１Ｂとからなり、この脚部１０１Ａと胴部１０１Ｂとの境界部に開口部１０１Ｃが形成されている。
【０００６】
また、立体プリント基板１０１は、脚部１０１Ａの裏面側にプリント配線パターン１２２が形成されるとともに、胴部１０１Ｂの内周には、レンズ１０２が嵌めこまれて、その光軸１１７を中心にして、開口部１０１Ｃの上側には光学フィルタ１０３、下側には、固体撮像素子のひとつである半導体撮像素子１０４およびチップ部品１０８が配置されている。
【０００７】
そして、ソルダペースト１１４を用いて、半導体撮像素子１０４を脚部１０１Ａに配設された端子パターン１２２に接続し、さらに、端子パターン１２２を携帯電話、パソコン等の各種機器のメイン基板１１３に接続して、電気的に接続している。
【０００８】
図７は、立体プリント基板１０１の要部説明図である。半導体撮像素子１０４は、表面に形成されたバンプ１０６を介して脚部１０１Ａに形成された端子パターン１２２に接続し、封止樹脂１０７で封止されることによって立体プリント基板１０１と接続している。
【０００９】
実装に際しては、図８および図９に示すように、プリント配線パターン１２２が形成した立体プリント基板１０１を成形した後（図８（ａ））、開口部１０１Ｃのレンズ側の開口部周辺に接着材１２０を塗布する（図８（ｂ））。この後、接着材１２０上に、開口部１０１Ｃを塞ぐように光学フィルタ１０３を載置して、接着剤を硬化させる（図８（ｃ））。
【００１０】
次に、半導体撮像素子１０４を装着する工程を行うため、まず、立体プリント基板１０１を反転させる（図８（ｄ））。この後、プリント配線パターン１２上にとバンプ１０６が接地し、かつ、開口部１０１Ｃを塞ぐように半導体撮像素子１０４を載置する（図９（ａ））。
【００１１】
そして、半導体撮像素子１０４と立体プリント基板１０１の隙間に封止樹脂１０７を、図９（ｂ）に示すように光を照射しながら注入する（図９（ｂ））。このとき、封止樹脂１０７は、照射された光が届く範囲で硬化する。１０７ａは、光照射により硬化した封止樹脂硬化部を示している。さらに、この後、封止樹脂１０７の残りの部分を熱硬化させて、半導体撮像素子１０４の装着工程が終了する（図９（ｃ））。１０７ｂは、封止樹脂の熱硬化部を示している。
【００１２】
このように、特許文献１には、立体プリント基板を用いることで、固体撮像装置を小型化できることが記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した従来の製造方法の場合、即ち、立体プリント基板１０１に先に光学フィルタ１０３を貼り付け、その後、半導体撮像素子１０４を実装する場合は、図９（ｃ）に示される、立体プリント基板１０１と光学フィルタ１０３と半導体撮像素子１０４とで形成されるエアーギャップＳ内の空気が、封止樹脂１０７を熱硬化させる際にその熱により熱膨張してしまう。
【００１４】
エアーギャップＳ内の空気が熱膨張すると、実装する半導体撮像素子１０４は、その熱膨張（熱による体積膨張）による圧力で、封止樹脂１０７が熱硬化する前に立体プリント基板１０１から外れてしまう。そこで、この課題を解消するため、光学フィルタを接着する接着面にエアーギャップ内の空気を逃がす溝１０９を設けてエアーギャップの内圧の上昇を防いでいる。
【００１５】
このため、従来の製造方法では、エアーギャップ内を密封構造とすることができず、空気を逃がす溝１０９からダストが侵入しまい、そのダストが半導体撮像素子１０４等の上に付着して不良の原因となることがある。
【００１６】
また、上述の立体プリント基板１０１を用いる固体撮像装置は、半導体撮像素子１０４と光学フィルタ１０３とを、互いに反対側の開口端部に装着する構成である。そのため、製造工程において、半導体撮像素子１０４と光学フィルタ１０３のいずれか一方を装着する工程が終了した後に、もう一方を装着する工程を行う前に、立体プリント基板１０１の上下を反転させる工程が必要となってしまう。
【００１７】
また、上述の立体プリント基板１０１を用いる固体撮像装置は、半導体撮像素子１０４が、立体プリント基板１０１の開口部１０１Ｃの壁面や端部に露出しているため、壁面や端部から発生するバリが半導体撮像素子１０４上に脱落して、不良の原因となることがある。
【００１８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、固体撮像装置の小型化が図れるとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子と透光性部材とを装着する立体形状の構造体を備える固体撮像装置であって、前記構造体は、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着部と、前記開口面の縁部に前記透光性部材を装着する段差部と、を有し、前記受光面と前記透光性部材とが、所定の間隔を隔てて、前記貫通開口部を塞ぐように装着される構成である。
【００２０】
この構成により、前記透光性部材と前記固体撮像素子が、前記貫通開口部の同一側に形成され、前記透光性部材と前記固体撮像素子と絶縁性樹脂で形成される空間は、空間体積が小さく、密封構造である。前記空間は密封構造であっても前記空間内の空気の熱膨張による内圧上昇は小さいので、前記空間から空気を逃がす溝等を設ける必要が無くなる。従って、一度形成された前記空間は、密封構造であるため、前記空間内に後からダスト等が侵入することがない。また、前記貫通開口部の同一側に前記固体撮像素子装着部と透光性部材を装着する段差部とを有するので、前記透光性部材と前記固体撮像素子とを前記構造体に装着するのに、前記構造体の上下を反転させる工程を経ることなく一連の工程で装着・製造することができる。
【００２１】
また、前記固体撮像素子と前記貫通開口部との間に前記透光性部材が装着されるため、前記固体撮像素子の受光面は前記貫通開口部の内壁や端部に露出しない。よって、前記固体撮像素子の受光面に、前記内壁や端部からバリが脱落することやダスト等を原因とする不良の発生を防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明の固体撮像装置は、前記開口面上に配線部が形成され、前記固体撮像素子装着部が前記配線上に形成される。
【００２３】
この構成により、前記固体撮像素子装着部に前記固体撮像素子を装着することで、電気的接続もなされる。
【００２４】
また、本発明の固体撮像装置の前記構造体は、前記配線部が形成される脚部と、前記脚部上に設けられる筒状の胴部とを有し、前記胴部と前記脚部との間に前記貫通開口部を有する。
【００２５】
この構成により、装置全体の構造を微細化することができる。
【００２６】
また、本発明の固体撮像装置の前記透光性部材は、前記絶縁性樹脂よりも熱膨張係数の小さい材料で形成される光学フィルタである。
【００２７】
この構成により、透光性部材である光学フィルタが、絶縁性樹脂よりも熱膨張係数の小さい材料で形成されているため、熱変形を良好に低減し、固体撮像素子と配線部との接続をより確実にすることが可能となる。
【００２８】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、立体形状の構造体であって、絶縁性樹脂で構成され、貫通開口部を有し、前記固体撮像素子の受光面が臨む開口面上に固体撮像素子を装着する固体撮像素子装着部と、前記開口面の縁部に前記透光性部材を装着する段差部と、を有する構造体を成形する構造体成形工程と、前記段差部に、前記貫通開口部を塞ぐように透光性部材を装着する透光性部材装着工程と、前記固体札素子装着部に、前記固体撮像素子を、前記受光面と前記透光性部材とが、所定の間隔を隔てて、前記貫通開口部を塞ぐように装着する固体撮像素子装着工程とを含むものである。
【００２９】
この構成により、前記貫通開口部の同一側に前記固体撮像素子装着部と透光性部材を装着する段差部とが形成されているため、前記透光性部材と前記固体撮像素子とを前記構造体に装着するのに、前記構造体の上下を反転させる工程を経ることなく一連の工程で装着することができ、生産性が向上する。
【００３０】
また、前記固体撮像素子と前記貫通開口部との間に前記透光性部材が装着されているので、前記固体撮像素子の受光面は前記貫通開口部の内壁や端部に露出しない。よって、前記固体撮像素子の受光面に、前記内壁や端部からバリが脱落することやダスト等を原因とする不良の発生を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、固体撮像装置の小型化が図れるとともに、生産性が向上する固体撮像装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
【００３４】
図１は、本実施の形態１の固体撮像装置１００の外観斜視図である。図２は、本実施の形態１の固体撮像装置１００の要部説明図である。図１および図２に示すように、固体撮像装置１００は、固体撮像素子を搭載するための構造体１を有しており、この構造体１は、構造絶縁性のポリフタルアミド樹脂で構成され、矩形台状の脚部１Ａとその上に形成された胴部１Ｂとからなり、この脚部１Ａと胴部１Ｂとの境界部に開口部１Ｃが形成されている。
【００３５】
また、構造体１は、脚部１Ａの裏面側にプリント配線パターン５が形成されるとともに、胴部１Ｂの内周には、レンズ２が嵌めこまれて、その光軸１７を中心にして、開口部１Ｃには光学フィルタ３、固体撮像素子４が配置されている。
【００３６】
また、構造体１は、受光側Ａと反対側において、貫通開口部１Ｃの縁部である開口端部に、光学フィルタ３を装着する段差部８を有している。この段差部８は、貫通開口部１Ｃの開口部を周囲するように形成されている。また、構造体１には、表面の一部に端子パターン５を含む配線部が形成されており、固体撮像素子４は、この端子パターン５とバンプ６を介して電気的に接続している。
【００３７】
光学フィルタ３は、段差部８に開口部１Ｃを塞ぐように装着されている。固体撮像素子４はその受光面が、光学フィルタ３から所定間隔を経て、開口部１Ｃを塞ぐように固体撮像素子装着部９に装着されている。また、光学フィルタ３と固体撮像素子４は、樹脂封止体７により一体成形されている。このようにして、光学フィルタ３と固体撮像素子４と封止樹脂７とにより、エアーギャップ２００が密封構造で形成されている。
【００３８】
次に、この固体撮像装置１００の製造方法について説明する。
【００３９】
まず、図３（ａ）に示すように、矩形台状の脚部１Ａとその上に形成された胴部１Ｂとからなり、この脚部１Ａと胴部１Ｂとの境界部に貫通開口部１Ｃを有し、受光側Ａと反対側の開口端部に段差部８を有するポリフタルアミド樹脂製の構造体１を射出成型により形成する。
【００４０】
次に、この構造体の所定の領域に、めっきプロセスあるいはスパッタリング法などの薄膜プロセスにより脚部１Ａの裏面側に端子パターン５を含む配線部を形成する。
【００４１】
そして、図３（ｂ）に示すように、段差部８上に、貫通開口部１Ｃを塞ぎかつ光学フィルタ３の中心部に光軸１７が通るように、光学フィルタ３を貼着する。
【００４２】
続いて、図３（ｃ）に示すように、端子パターン５の一端である固体撮像素子装着部９上に、固体撮像素子４の中心部に光軸１７が通るように、固体撮像素子４を貼着する。ここで、固体撮像素子４の接続電極にはバンプ６が形成されており、固体撮像素子装着部９上に熱圧着によって接続される。
【００４３】
そして、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、固体撮像素子４と構造体１の隙間に封止樹脂７を、光を照射しながら注入する（図４（ａ））。このとき、封止樹脂７は、照射された光が届く範囲で硬化する。７ａは、光照射による封止樹脂硬化部を示している。さらに、この後、封止樹脂７の残りの部分を熱硬化させて、光学フィルタ３と固体撮像素子４とを樹脂封止体７により一体に被覆する（図４（ｂ））。７ｂは、樹脂封止体の熱硬化部を示している。
【００４４】
なお、光学フィルタ３は、水晶板の表面に所望の屈折率を有する多層構造の誘電体薄膜を蒸着し誘電体干渉フィルタを形成したものである。
【００４５】
このように、光学フィルタ３と固体撮像素子４が、段差部８により開口部１Ｃの同一側に形成され、光学フィルタ３と固体撮像素子４と封止樹脂７で形成されるエアーギャップ２００は、密封構造となる。また、エアーギャップ２００の空間体積は従来の構造と比べて小さい。よって、本実施の形態の固体撮像装置１００は、封止樹脂７を熱硬化させる工程において、エアーギャップ２００内の空気が熱膨張しても内圧上昇は小さく、従って、固体撮像素子４が外れることも無く、エアーギャップ２００から空気を逃がす溝等を設ける必要はない。
【００４６】
すなわち、エアーギャップ２００は、密封構造で形成することができ、密封後にダスト等が侵入することがない。よって、例えば、製造後にエアーギャップ内にダストが侵入して固体撮像素子４上に付着することを原因とする不良品の発生を防ぐことができ、生産性が向上する。
【００４７】
また、本実施の形態の固体撮像装置１は、固体撮像素子装着部９と段差部８とが共に受光側Ａと反対側の開口端部に形成されているため、光学フィルタ３と固体撮像素子４とを構造体１に実装するのに、構造体１の上下を反転させる工程を行わずに、一連の工程で行うことができ、また、各部材を接着する工程も樹脂封止により一度で済むので、生産性が向上する。
【００４８】
また、本実施の形態の固体撮像装置１は、固体撮像素子４と貫通開口部１Ｃとの間に光学フィルタ３が装着されているので、固体撮像素子４の受光面は貫通開口部１Ｃの内壁や端部に直接に露出しない。よって、固体撮像素子４の受光面に、貫通開口部１Ｃの内壁や端部からバリが脱落することやダスト等を原因とする不良の発生を防ぐことができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、透光性部材として光学性フィルタを用いて説明したが、これに限られず、透光性の封止部材またはレンズなどに適宜変更可能である。
【００５０】
また、構造体を形成する樹脂についてはポリフタルアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂などの熱可塑性樹脂の他、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂も適用可能である。
【００５１】
また、本発明の個体撮像装置は、カメラとして、光通信分野に限定されることなく、ＣＤ、ＤＶＤなどの読み取り素子、複写機の読み取り素子、医療機器あるいはドアホンなど、種々の光学機器への適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、小型化が図れるとともに、生産性が向上する固体撮像装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態１の固体撮像装置の外観斜視図
【図２】本実施の形態１の固体撮像装置の要部説明図
【図３】本実施の形態１の固体撮像装置の製造工程を示す要部説明図
【図４】本実施の形態１の固体撮像装置の製造工程を示す要部説明図
【図５】従来の固体撮像装置を示す外観斜視図
【図６】従来の固体撮像装置の断面図
【図７】従来の固体撮像装置の要部説明図
【図８】従来の固体撮像装置の製造工程を示す要部説明図
【図９】従来の固体撮像装置の製造工程を示す要部説明図
【符号の説明】
【００５４】
１            構造体
１Ａ            脚部
１Ｂ            胴部
２            レンズ
３            光学フィルタ
４            固体撮像素子
５            端子パターン
６            バンプ
７            樹脂封止体
８            段差部
９            固体撮像素子装着部
１７            光軸
Ａ            受光側
Ｓ、２００    エアーギャップ
１００            固体撮像装置
１０７            封止樹脂
７ａ、１０７ａ    光照射による封止樹脂硬化部
７ｂ、１０７ｂ    熱硬化部
１０９            溝部
【図１】
2007194930.tif 000003
【図２】
2007194930.tif 000004
【図３】
2007194930.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007194930.tif 000007
【図６】
2007194930.tif 000008
【図７】
2007194930.tif 000009
【図８】
2007194930.tif 000010
【図９】
2007194930.tif 000011