(57)【要約】【課題】ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる撮像モジュールを提供すること。【解決手段】２次元マトリックス状に配設され、受光した光を光電変換する複数の画素を有する光電変換部を含む第一部分、および前記光電変換部の一方向の走査する列走査回路を含む第二部分を有するイメージチップと、第一部分の熱を伝導する第一の熱伝導部材と、第二部分の熱を伝導する第二の熱伝導部材と、を備え、第一の熱伝導部材と第二の熱伝導部材の間には空間が設けられている。【選択図】図１
2013201568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元マトリックス状に配設され、受光した光を光電変換する複数の画素を有する光電変換部を含む第一部分、および前記光電変換部の一方向の走査する列走査回路を含む第二部分を有するイメージチップと、
前記第一部分の熱を伝導する第一の熱伝導部材と、
前記第二部分の熱を伝導する第二の熱伝導部材と、
を備え、
前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材の間には空間が設けられていることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
前記第一部分に対応するイメージチップの領域に設けられ、前記イメージチップと前記第一の熱伝導部材とを接着する第一熱伝導性接着剤と、
前記第二部分に対応するイメージチップの領域に設けられ、前記イメージチップと前記第二の熱伝導部材とを接着する第二熱伝導性接着剤と、
をさらに備え、
前記第一および第二熱伝導性接着剤の間隔が、前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材との間隔より広いことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材との間の領域であって、前記第一および第二の熱伝導部材より熱抵抗の高い熱絶縁領域の幅が、前記第一部分と前記第二部分との間の間隔よりも広く、
前記第一および第二熱伝導性接着剤の間隔が、前記第一部分と前記第二部分との間隔よりも広いことを特徴とする請求項２に記載の撮像モジュール。
【請求項４】
前記第一および第二熱伝導性接着剤の間であって、前記前記第一部分と前記第二部分との境界を含む領域に、断熱性接着剤を配置したことを特徴とする請求項３に記載の撮像モジュール。
【請求項５】
前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材との間の前記空間に断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項６】
前記第二部分は、少なくとも画素読出しクロックの駆動周波数の１／８以上の駆動周波数の高速駆動回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
前記イメージチップは、前記第一部分が主にアナログ処理を行う部分であって、前記第二部分が主にデジタル処理を行なう部分であることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項８】
前記イメージチップは、前記第一および第二の熱伝導部材の少なくとも一方と異方熱伝導性部材で接続されることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項９】
前記第一部分と前記第二部分は、積層されて配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項１０】
前記第１部分と前記第一の熱伝導部材とは、弾性部材によって連結されていることを特徴とする請求項９に記載の撮像モジュール。
【請求項１１】
前記第一の熱伝導部材は、前記第一部分と配線基板との間に配置されることを特徴とする請求項９に記載の撮像モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ等の撮像モジュールにおける動画像の撮影において、高精細化、高フレームレート化が進んでいる。また、撮像モジュール内の撮像素子（イメージチップ）が、より高速に読み出すための並列的なＡ／Ｄ変換器やデジタル信号処理部も備えるようになり、高集積化が進むことによって撮像素子の発熱量が増えている。この発熱による熱雑音によってノイズが増大して取得する画像の画質が低下するため、このノイズを抑制するという観点からより高い放熱性能が求められている。
【０００３】
図１４は、撮像素子の一例として示す、従来の基本的なＣＭＯＳイメージセンサーの構成図である。ＣＭＯＳイメージセンサーでは、前段で受光した光を光電変換し、光電変換された信号の処理部を後段のデジタル回路によって同一チップ上に混載している。実際には、混載に際してデジタル系のノイズや発熱が光電変換部やアナログ回路に悪影響を及ぼすなどの問題から、実用化されたのは近年になってからである。
【０００４】
図１４に示すＣＭＯＳイメージセンサーは、光学系からの光を光電変換して電気信号を画像情報として出力し、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を電圧に変換して出力する回路をそれぞれ有する複数の画素Ｐ１００が２次元マトリックス状に配設された受光部と、受光部の複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を画像情報として読み出す読み出し部（垂直走査回路ＶＣ１００（行選択回路）および水平走査回路ＨＣ１００（列選択回路））と、を有する。垂直走査回路ＶＣ１００および水平走査回路ＨＣ１００は、各画素Ｐ１００とそれぞれ接続され、読み出し対象の画素を制御するための回路である。
【０００５】
ＣＭＯＳイメージセンサーでは、垂直走査回路ＶＣ１００（行選択回路）からの行選択パルスによって、行（ｍ）が選択されることで、選択された行の画素の電荷が電圧に変換された信号が出力され、水平走査回路ＨＣ１００（列選択回路）からの列選択パルスによって、列（ｎ）の番号に従って選択された列の読出しゲートが開いて画素信号を順次出力する。例えば、行としてｍ＝１が選択され、列（ｎ）の番号順に画素信号を各列の画素に出力させる。その後、選択された行（ｍ＝２，・・・，ｍ）について、各列の画素から画素信号を出力させる。
【０００６】
図１５は、従来のＣＭＯＳイメージセンサーの具体的な構成の一例を示す図である。従来のＣＭＯＳイメージセンサーは、上述した画素Ｐ１００からなる受光部および垂直走査回路ＶＣ１００を有する光電変換部１１０と、光電変換部１１０から出力された信号をアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、所定の信号処理を行うデジタル信号処理部１１１と、からなる。画素Ｐ１００は、例えば、入射光をその光量に応じた信号電荷量に光電変換して蓄電するフォトダイオードＰＤと、この単位画素が含まれる水平ラインが読み出し対象のライン（行）として選択される場合に、オン制御され、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷による電圧レベルの変化を所定の信号線に出力する選択トランジスタＳ−ＴＲと、を備える。
【０００７】
列並列Ａ／Ｄ変換回路ＨＣ１００ａは、読出し行の各画素（列）の信号レベルを変換クロックに同期して逐次Ｄ／Ａ変換されるランプパルスの電圧と比較して、一致するまでの変換クロック数をカウントして画像信号のデジタル画像信号の階調レベルとして変換する。撮像素子の水平画素数よりも黒から白までの画像信号レベルに必要とされる階調数が多い場合は、列並列で構成することでアナログ−デジタル変換のクロック周波数を、読み出し部のクロックの駆動周波数以上の駆動周波数で高速化して、１チップで高速デジタル読出し可能な固体撮像素子が実現されている。また、デジタル信号処理部１１１は、上述した水平走査回路ＨＣ１００および列並列Ａ／Ｄ変換回路ＨＣ１００ａからなるデジタル読出部１１１ａと、デジタル読出部１１１ａから出力される信号に対して所定の処理を施す信号処理部１１１ｂと、で構成される。信号処理部１１１ｂとしては、有効画素領域の周囲に設けられ、例えばノイズ補正用の画素であって、遮光された画素の領域であるオプティカルブラック（ＯＢ）領域のＯＢ値のレベルを用いて画像信号の黒レベルを補正するＯＢレベル補正部（ＯＢＣ１０１）、ホワイトバランスの補正を行うホワイトバランス補正部（ＷＢ１０２）、画素欠陥補正を行う画素欠陥補正部（ＤＰＣ１０３）、画像のスケーリングを行うスケーリング部（ＳＣＬ１０４）、信号を外部に出力する信号出力部（ＯＩＦ１０５）、これらの動作タイミングを制御するタイミング制御回路Ｃ１００等が挙げられる。
【０００８】
しかしながら、これらのデジタル信号処理機能（デジタル信号処理部１１１）を内蔵している固体撮像素子では、動画取得などの連続画像取得においては発熱の問題が未だ十分に解決されていない。ここで、撮像素子内の消費電力の分布としては、上述した光電変換部１１０は消費電力が小さく、高速信号処理部分を含むデジタル信号処理部１１１は消費電力が大きい。つまり、光電変換部１１０の発熱量は小さく、高速信号処理部分を含むデジタル信号処理部１１１の発熱量は大きい。
【０００９】
ここで、撮像素子の高集積化については、高速にデジタル信号で読み出すための複数のＡ／Ｄ変換部を並列に設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２では、高速処理可能なＡ／Ｄ変換部によって変換を行い、変換後のデジタル信号を一時的に記憶し、読み出す旨が開示されている。また、従来では、例えば熱抵抗の小さな部材で装置外部に熱伝達し、伝達した先で空間放熱の熱抵抗を下げるために放熱フィン等を設けることで放熱を行っている。
【００１０】
熱抵抗の小さな部材で装置外部に熱伝達する技術においては、例えば撮像素子の発熱をパッケージ外部に効率よく伝達する放熱技術の一つとして、撮像素子の半導体チップ背面から直接金属体で熱伝導する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の技術を用いれば、並列動作を行なうＡ／Ｄ変換回路や、その後段のデジタル信号処理回路が同一チップに搭載される構成においても、撮像素子の発熱をパッケージ外部に伝達可能なことが想像容易である。
【００１１】
また、撮像素子を駆動する駆動系や、読み出した後の信号処理系の高い発熱部との断熱に関する技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４では、信号処理系で発生した熱が受光部側に伝わらないように空間を空けたり、断熱処理したりすることで、光電変換部で発生する暗電流を低減している。特許文献４に示す技術のように、信号処理系と撮像素子とが分離されている場合は、距離を隔てて配置するか、断熱性部材で熱的な絶縁を行なうことで、撮像素子への熱の伝導を回避していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４１０７２６９号公報
【特許文献２】特許第４４５３７６１号公報
【特許文献３】特許第４７０５１２５号公報
【特許文献４】特許第４７４０１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、撮像素子に内蔵されている回路については近年の高集積化に伴い、特に動画用途での連続的なフレーム読出しにおいては発熱量が大きくなり、冷却、放熱の効率化が求められている。
【００１４】
ここで、特許文献１，２が開示する技術のほか、近年のイメージセンサーでは、Ａ／Ｄ変換以外に、タイミングジェネレータ等の駆動回路や、ホワイトバランス調整回路、画素欠陥補正回路、読出し画素数変換回路等をデジタル信号処理回路として備えるものもあり、データのレベル変化によるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）部のスイッチング時の貫通電流が極めて大きくなってきている。
【００１５】
また、例えばデジタル信号処理部１１１では、多ビットの画像データを高速な画素クロックレートで連続的に処理するので発熱面積も大きくなり、単位時間当たりの発熱量が極めて大きくなる。特許文献３では、撮像素子からの放熱経路が一つであり、撮像素子を一つの冷却対象としてしまうと、同一チップ内では、デジタル信号処理部１１１で発生した熱が光電変換部１１０の画素に設けられたフォトダイオードやアナログアンプなどの回路の直近で伝達され、大きな熱雑音を発生させるという悪影響を及ぼす。また、デジタル信号処理部１１１では、上述した画素クロック程度の高い駆動周波数でのカウント処理や演算処理が実行される。このため、デジタル信号処理部１１１は発熱量が大きく、光電変換部１１０のフォトダイオードやアナログ基準電圧発生部分などと熱的にショートすると暗電流が増大し、ノイズによる画質劣化が発生してしまう。
【００１６】
また、近年の高集積化では、タイミングジェネレータ等の駆動回路や特許文献１の技術等で開示されている並列型のＡ／Ｄ変換器が同一チップ上に配置されているため、特許文献４が開示する技術のように、距離を開けたり、空間を空けたりする自在性がない。このため、特許文献４が開示する技術では、熱的な絶縁を行なうことが困難な場合が生じる。
【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる撮像モジュール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】
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像モジュールは、２次元マトリックス状に配設され、受光した光を光電変換する複数の画素を有する光電変換部を含む第一部分、および前記光電変換部の一方向の走査する水平走査回路を含む第二部分を有するイメージチップと、前記第一部分の熱を伝導する第一の熱伝導部材と、前記第二部分の熱を伝導する第二の熱伝導部材と、を備え、前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材の間には空間が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第一部分に対応するイメージチップの領域に設けられ、前記イメージチップと前記第一の熱伝導部材とを接着する第一熱伝導性接着剤と、前記第二部分に対応するイメージチップの領域に設けられ、前記イメージチップと前記第二の熱伝導部材とを接着する第二熱伝導性接着剤と、をさらに備え、前記第一および第二熱伝導性接着剤の間隔が、前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材との間隔より広いことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材との間の領域であって、前記第一および第二の熱伝導部材より熱抵抗の高い熱絶縁領域の幅が、前記第一部分と前記第二部分との間の間隔よりも広く、前記第一および第二熱伝導性接着剤の間隔が、前記第一部分と前記第二部分との間隔よりも広いことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第一および第二熱伝導性接着剤の間であって、前記前記第一部分と前記第二部分との境界を含む領域に、断熱性接着剤を配置したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第一の熱伝導部材と前記第二の熱伝導部材との間の前記空間に断熱部材が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第二部分は、少なくとも画素読出しクロックの駆動周波数の１／８以上の駆動周波数の高速駆動回路を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記イメージチップは、前記第一部分が主にアナログ処理を行う部分であって、前記第二部分が主にデジタル処理を行なう部分であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記イメージチップは、前記第一および第二の熱伝導部材の少なくとも一方と異方熱伝導性部材で接続されることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第一部分と前記第二部分は、積層されて配置されることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第１部分と前記第一の熱伝導部材とは、弾性部材によって連結されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記第一の熱伝導部材は、前記第一部分と配線基板との間に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージセンサーに対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分からの熱の回り込みを抑えることで下げて、結果的に暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像モジュールの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる撮像モジュールにおける温度分布プロファイル（ａ）および暗電流分布（ｂ）を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の変形例１−１にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１の変形例１−２にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１の変形例１−３にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１の変形例１−３にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１の変形例１−４にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１の変形例１−５にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２にかかる撮像モジュールの概略構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３にかかる撮像モジュールの概略構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３の変形例３−１にかかる撮像モジュールの構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、従来の基本的なＣＭＯＳイメージセンサーの構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、従来のＣＭＯＳイメージセンサーの具体的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像モジュールについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかる撮像モジュール１の概略構成を示す模式図であって、図１（ａ）は、側面の部分断面図を示し、図１（ｂ）は、上面からみた撮像モジュール１（配線基板３０）の模式的な透視図を示している。図２は、本実施の形態１にかかる撮像モジュール１の要部の構成を示す模式図である。
【００３３】
図１に示すように、撮像モジュール１は、レンズ１０ａが保持された鏡枠１０と、上述した光電変換部１１０を含む第一部分Ｒｈ１、および上述したデジタル信号処理部１１１を含む第二部分Ｒｈ２を有するイメージチップ２０と、第一部分Ｒｈ１の熱を伝導する第１熱伝導部材２１ａ（第一の熱伝導部材）と、第二部分Ｒｈ２の熱を伝導する第２熱伝導部材２１ｂ（第二の熱伝導部材）と、デジタル信号処理部１１１によって信号処理された処理信号が出力される配線基板３０と、を備える。なお、デジタル信号処理部１１１は、光電変換部１１０の読み出しクロックの駆動周波数の１／８以上の駆動周波数で高速化して処理可能な高速駆動回路を含む。
【００３４】
ここで、撮像モジュール１は、鏡枠１０と配線基板３０とによって形成される内部空間にイメージチップ２０が入れ込まれて接合された構造をなす。なお、イメージチップ２０は、主面がレンズ１０ａの中心軸と略垂直になるように設けられている。
【００３５】
イメージチップ２０は、略板状をなし、上述した図１５，１６のような光電変換部１１０およびデジタル信号処理部１１１を有する。また、第一部分Ｒｈ１および第二部分Ｒｈ２は、この板面に対して、光電変換部１１０およびデジタル信号処理部１１１をそれぞれ含むように分割された領域である。また、イメージチップ２０の表面（受光面）側には、信号の入出力を行なう入出力パッドＩＰが設けられている。
【００３６】
配線基板３０は、略板状をなし、表面には、イメージチップ２０との間で信号の入出力を行なうためのフットパターンＦＰが設けられている。また、配線基板３０は、配線基板３０の各部を接続する配線パターンを形成する配線パターン部３１と、撮像モジュール１の外部との通信を行うインターフェイスであるＩ／Ｆコネクタ部３２とを有する。配線パターン部３１は、イメージチップ２０の表面に設けられる一方、Ｉ／Ｆコネクタ部３２は、裏面に設けられる。配線パターン部３１とＩ／Ｆコネクタ部３２は、配線基板３０の板厚方向に貫通するスルーホールＴＨ１を介して電気的に接続している。
【００３７】
また、配線基板３０には、配線基板３０の板厚方向に貫通し、内部壁面に金属膜が配設された複数のスルーホールＴＨ２〜ＴＨ４が形成されている。スルーホールＴＨ２は、配線基板３０に鏡枠１０を取り付けた際に、鏡枠１０の外部側に位置するように形成されている。スルーホールＴＨ３は、配線基板３０に鏡枠１０を取り付けた際に、鏡枠１０の内部側に位置し、かつ配線基板３０にイメージチップ２０を積層した際に第一部分Ｒｈ１側に位置するように形成されている。スルーホールＴＨ４は、配線基板３０に鏡枠１０を取り付けた際に、鏡枠１０の内部側に位置し、かつ配線基板３０にイメージチップ２０を積層した際に第二部分Ｒｈ２側に位置するように形成されている。
【００３８】
第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂは、イメージチップ２０のレンズ１０ａ（受光面）と異なる側の面（裏面）に設けられ（図２参照）、互いに異なる放熱先に向けて延びている。第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂは、イメージチップ２０の裏面から、鏡枠１０の外部側へ熱を伝達することが可能である。ここで、図１（ｂ）に示すように、第１熱伝導部材２１ａが熱を伝達して放熱する領域を放熱対象領域Ｒｒ１とし、第２熱伝導部材２１ｂが熱を伝達して放熱する領域を放熱対象領域Ｒｒ２とする。また、本実施の形態１では、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂが形成する放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２の間に、空気層からなる断熱領域Ｒｉ１が設けられる。なお、この断熱領域Ｒｉ１は、第一部分Ｒｈ１および第二部分Ｒｈ２の間の領域Ｒｇ１（間隔）より大きい。
【００３９】
具体的には、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂは、イメージチップ２０と配線基板３０との間に設けられる。また、配線基板３０の第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂが設けられる面と反対側の面（裏面）には、第３熱伝導部材２２ａおよび第４熱伝導部材２２ｂが設けられる。第１熱伝導部材２１ａ、第２熱伝導部材２１ｂ、第３熱伝導部材２２ａおよび第４熱伝導部材２２ｂは、それぞれ金属またはカーボングラファイト（黒鉛）等の材料からなる板状部材である。なお、それらの材料は、イメージチップ２０を構成する材料と比して、熱伝導率の大きいものであれば適用可能である。
【００４０】
また、イメージチップ２０と第１熱伝導部材２１ａとは、熱伝導ペースト２３ａ（第一熱伝導性接着剤）によって固着される。同様に、イメージチップ２０と第２熱伝導部材２１ｂとは、熱伝導ペースト２３ｂ（第二熱伝導性接着剤）によって固着される。これにより、イメージチップ２０と第１熱伝導部材２１ａとの接触側の各表面のミクロンレベルの凹凸があり粗い場合であっても、互いの表面の密着性を上げることができる。熱伝導ペースト２３ａ，２３ｂは、イメージチップ２０を構成する材料と比して熱伝導率の大きい金属または樹脂、若しくは、熱伝導率の大きい金属粉、または黒鉛粉を含む樹脂等であれば適用可能である。
【００４１】
上述した第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂが、イメージチップ２０にそれぞれ固着されることによって、イメージチップ２０で発生した熱を外部に放出する。このとき、第１熱伝導部材２１ａおよび熱伝導ペースト２３ａは、端部が断熱領域Ｒｉ１の一端部と揃うように第一部分Ｒｈ１側に配設され、第２熱伝導部材２１ｂおよび熱伝導ペースト２３ｂは、端部が断熱領域Ｒｉ１の他端部と揃うように第二部分Ｒｈ２側に配設される。これにより、第１熱伝導部材２１ａおよび熱伝導ペースト２３ａと、第２熱伝導部材２１ｂおよび熱伝導ペースト２３ｂとの間においても断熱領域Ｒｉ１が維持される。
【００４２】
また、第３熱伝導部材２２ａは、第一部分Ｒｈ１側に配設され、第４熱伝導部材２２ｂは、第二部分Ｒｈ２側に配設される。このとき、第１熱伝導部材２１ａおよび第３熱伝導部材２２ａは、スルーホールＴＨ３によって熱伝導可能に接続されている。また、第２熱伝導部材２１ｂおよび第４熱伝導部材２２ｂは、スルーホールＴＨ２，ＴＨ４によって熱伝導可能に接続されている。
【００４３】
イメージチップ２０からの熱の伝達構造としては、イメージチップ２０側の配線基板３０の表面上に設けられた第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂだけでなく、配線基板３０の裏面（イメージチップ２０とは逆側の面）側に設けられた第３熱伝導部材２２ａおよび第４熱伝導部材２２ｂも用いて放熱することが可能である。このとき、配線基板３０の裏面への熱伝導はスルーホールＴＨ３，ＴＨ４の金属膜などが用いられる。なお、放熱対象領域Ｒｒ２の発熱量は、放熱対象領域Ｒｒ１と比して大きいため第２熱伝導部材２１ｂ、スルーホールＴＨ４および第４熱伝導部材２２ｂの合計の放熱量（熱伝導率）が十分大きいことが望ましい。本実施の形態１にかかる撮像モジュール１では、第２熱伝導部材２１ｂのイメージチップ２０側と異なる側の端部にヒートシンク４０をさらに装備することで大きな放熱量を確保している。動画撮影など、イメージチップ２０を連続的に駆動することで発熱量が大きくなる場合は、第１熱伝導部材２１ａ及び第２熱伝導部材２１ｂを延長することによって、他の装置の筐体に当接させるなどの処理を施すことでより大きな放熱容量を確保することが好ましい。
【００４４】
ここで、撮像モジュール１は、イメージチップ２０の入出力パッドＩＰと配線基板３０のフットパターンＦＰとがワイヤーＷ１，Ｗ２によってそれぞれワイヤーボンドされて電気的に接続される。
【００４５】
つづいて、基本的な放熱経路の分離態様を説明する。以下の説明は２系統の放熱経路について説明するが、３系統以上あってもかまわない。図１５に示したように、固体撮像素子では、光電変換部１１０と駆動周波数が低い垂直走査回路ＶＣ１００を同一の放熱系とし、その他の機能部（デジタル信号処理部１１１）を別の放熱系とする。それらの２つの放熱系（本実施の形態１では、第一部分Ｒｈ１および第二部分Ｒｈ２）の境界を撮像素子機能変化位置として、この間に断熱領域Ｒｉ１を設けている（図１参照）。本実施の形態１では、発熱量の小さい光電変換部１１０を含む領域を放熱対象領域Ｒｒ１とし、発熱量の大きいデジタル信号処理部１１１を含む領域を放熱対象領域Ｒｒ２として説明する。光電変換部１１０は、各画素に蓄積された電荷を電荷−電圧変換するだけの電流が読み出し順に発生しているだけであり、消費電力は低く、また、光電変換領域内で分散されており、局部的な発熱量は極めて小さい。同様に、垂直走査回路ＶＣ１００は、駆動周波数が低いので消費電力が低く、発熱量が小さい。これら２つの回路ブロックを同一の放熱系（放熱対象領域Ｒｒ１）としても光電変換部１１０の画像ノイズの元となる暗電流に悪影響を及ぼす量は極めて小さい。一方、高速信号処理部などを含むデジタル信号処理部１１１は消費電力が高く、発熱量が大きい。
【００４６】
本実施の形態１において、図２に示すように、放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２の間に設けられた断熱領域Ｒｉ１は、空気層である。このとき、放熱対象領域Ｒｒ１で発生した熱と、放熱対象領域Ｒｒ２で発生した熱とは、熱的にショートせず、互いに独立するため、発熱量の大きい放熱対象領域Ｒｈ２の熱によって放熱対象領域Ｒｒ１の温度が上がることはない。
【００４７】
図３は、本実施の形態１にかかる撮像モジュールおよび従来の撮像モジュールにおける温度分布プロファイル（ａ）および暗電流分布（ｂ）を示す説明図である。従来の撮像モジュールとは、放熱対象領域によって熱伝達が分けられていない単一の熱伝導部材を有するものである。図３（ａ）において、実線で示す曲線Ｌ１は、本実施の形態１にかかる撮像モジュール１におけるイメージチップ２０の温度分布プロファイルを示している。また、破線で示す曲線Ｌ１０は、従来の撮像モジュールにおけるイメージチップの温度分布プロファイルを示している。なお、図３（ａ）に示す温度プロファイルは、イメージチップ２０において、熱平衡状態が維持されているときの温度分布を示している。
【００４８】
図３において、図中左側が光電変換部１１０を主とする発熱量の小さな放熱対象領域Ｒｒ１であり、右側がデジタル処理部１１１を主とする発熱量の大きな放熱対象領域Ｒｒ２である。ここで、従来の撮像モジュールでは、イメージチップからの放熱経路を放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２に分離しないため、発熱量の大きな放熱対象領域Ｒｒ２側から発熱量の小さな放熱対象領域Ｒｒ１側に熱の伝達が大きいために、放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｈ２の境界近傍では、温度分布の勾配が小さく、曲線Ｌ１０で示す温度分布となっている。ここで、図３（ａ）において、温度Ｔｒ１は、暗電流によって発生する熱雑音が画像として確認できる検知上限レベルの温度である。従来の温度プロファイル（曲線Ｌ１０）では、この温度Ｔｒ１を下回る位置が、Ｐ１であり、暗電流の小さな画像領域は図３（ｂ）中、放熱対象領域Ｒｒ１の左側の領域ＲＰ１となる。すなわち、従来のイメージチップでは、高画質な画像として利用できる範囲が放熱対象領域Ｒｒ１に対して小さくなる。なお、放熱対象領域Ｒｒ１において、温度Ｔｒ１を上回る領域ＲＰＯでは、暗電流が大きく、この領域ＲＰＯの画素から出力される画像信号に応じた画像は、ノイズの大きなものとなる。
【００４９】
一方で、本実施の形態１にかかるイメージチップ２０では、放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２に応じて第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂが設けられているため、熱伝導性部材間の熱伝達がなく、それぞれが独立して放熱するため、発熱量の大きな放熱対象領域Ｒｒ２から放熱対象領域Ｒｒ１側に伝達される熱の量が激減する。現実的には、イメージチップ２０がシリコン半導体で形成されている場合、断熱領域Ｒｉ１の領域として土台となっているシリコン基板を介して熱のリークが発生するが、金属の熱伝導部材と比較すると熱伝達率が１０の２乗程度低いので影響は少ない。このため、放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２の境界において、温度分布の勾配が大きく、温度が急激に変化するような温度分布となる。また、発熱量の大きな放熱対象領域Ｒｒ２側から発熱量の小さな放熱対象領域Ｒｒ１側に熱の伝達が小さいために、放熱対象領域Ｒｒ１における温度上昇が抑えられるため、温度Ｔｒ１を下回る位置がＰ２となり、暗電流の小さな画像領域は図３（ｂ）中、領域ＲＰ２となる。すなわち、暗電流の小さな画像領域が領域ＲＰ２となり、高画質な画像として利用できる範囲が従来と比して相対的に（例えば、領域Ｒ１）大きくなる。
【００５０】
図４は、本実施の形態１にかかる撮像モジュール１の要部の構成を示す模式図である。本実施の形態１にかかる撮像モジュール１では、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂにそれぞれ設けられる熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂの間の領域Ｒｓ１（ギャップ）が、放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２の間に対応する領域（断熱領域Ｒｉ１）よりも大きいことが好ましい。
【００５１】
近年、撮像モジュールの小型化に対する市場要求と半導体の微細化の進化によってイメージチップ２０上の回路間隔も狭められ、光電変換部１１０とデジタル信号処理部１１１との境界領域の距離もとても小さくなってきている。このため、撮像モジュールの組立て加工処理の精度もこれに合わせて高めていくことが一段と困難となる一方で、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂによって放熱経路を確実に分離し熱的なショートを回避することも必要である。
【００５２】
例えば、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂを第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂの間隔を維持してイメージチップ２０上に塗り分けておいたとしても、熱伝導率の低い断熱性樹脂を注入する前または途中で、ペースト剤の粘性による液垂れによって熱伝導性ペースト２３ａおよび２３ｂが接触して熱的にショートしてしまうおそれがある。このショートによって放熱対象領域Ｒｒ２から放熱対象領域Ｒｒ１に熱が伝達されるのでイメージチップ２０の放熱対象領域Ｒｒ１側に配置された光電変換部１１０の温度が上がり、上述したように、熱雑音により高画質で利用できる画面領域が小さくなってしまう。
【００５３】
ここで、図４にも示したように、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂの間の領域Ｒｓ１（ギャップ）を、放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２の間に対応する領域（断熱領域Ｒｉ１）よりも大きくすることによって、熱伝導性ペースト２３ａおよび２３ｂの接触を確実に防止して、放熱経路を分離し熱的なショートを回避することが可能となる。
【００５４】
以上説明した本実施の形態１によれば、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップ２０に対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。
【００５５】
また、本実施の形態１によれば、第１熱伝導部材２１ａによって、光電変換部１１０で発生した熱を放熱することができるため、ノイズの小さな高画質な画像を確実に得ることができるとともに、その高画質な画像を得ることができる画素領域を従来と比して拡大することが可能となる。
【００５６】
図５は、本実施の形態１の変形例１−１にかかる撮像モジュールの熱伝導部材２４の構成を示す模式図である。上述した実施の形態１では、第１および第２熱伝導部材として複数の熱伝導部材を用いるものとして説明したが、熱伝導部材は、複数の完全に分離された構造をしている必要は無く、イメージチップ２０の機能ブロックが配置される位置から離れた位置で熱的に結合されていてもよい。図５に示す熱伝導部材２４は、この熱伝導部材２４の主面を、上述した放熱対象領域Ｒｒ１および放熱対象領域Ｒｒ２に応じて切り欠かれて分離させる切欠部２４ａが設けられる。このとき、切欠部２４ａの長手方向の長さは、イメージチップ２０における第１部分Ｒｈ１および第２部分Ｒｈ２の境界線方向の長さ（イメージチップ２０の幅）よりも大きい長さで延びる。
【００５７】
上述した変形例１−１にかかる熱伝導部材２４によっても、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップ２０に対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。なお、切欠部２４ａの開口幅Ｄ１は、上述した断熱領域Ｒｉ１の幅と同等、またはそれ以上であることが好ましい。
【００５８】
図６は、本実施の形態１の変形例１−２にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。単一の熱伝導部材は、上述した熱伝導部材２４のほか、異方熱伝導性部材２４ｂであってもよい。この異方熱伝導性部材２４ｂは、略シート状をなして、イメージチップ２０と、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂとを固着させる。ここで、異方熱伝導性部材２４ｂは、このシート状の厚さ方向（シートの面に直交する方向：矢印Ｙａ）の熱伝達率が、シートの面に平行な方向の熱伝達率に比べて極めて高く、シートの面に平行な方向の断熱性が確保できる。
【００５９】
異方熱伝導性部材２４ｂは、断熱領域も含めて連続的に配置することで、イメージチップ２０と第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂとの間の熱接合性を高める機能と、接合方向と直行する方向には断熱性を有する機能との両方の機能とを両立する。異方熱伝導性部材２４ｂとしては、カーボンナノチューブを用いた構造体や、カーボングラファイトを積層したフィルムや、ＡＣＦと呼ばれる金属粒子を混ぜた樹脂をフィルムに挟んで厚み方向に潰して異方性を持たせたものなどが知られている。
【００６０】
上述した変形例１−２にかかる異方熱伝導性部材２４ｂによっても、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップに対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。
【００６１】
なお、異方熱伝導性部材２４ｂは、少なくとも第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂの一方と接続されていればよく、他方の熱伝導部材は、上述した熱伝導ペーストと接続されるものであってもよい。
【００６２】
図７は、本実施の形態１の変形例１−３にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。図８は、本実施の形態１の変形例１−３にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。図９は、本実施の形態１の変形例１−４にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。上述した実施の形態１では、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂの熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂ間（断熱領域Ｒｉ１）が空気層であるものとして説明したが、この間に断熱部材２５を配するものであってもよい。
【００６３】
図７〜９に示すように、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂの間には、断熱部材２５が設けられている。断熱部材２５は、例えば、熱抵抗の高い断熱性の樹脂からなる。これにより、熱伝導性ペースト２３ａおよび熱伝導性ペースト２３ｂの間の断熱を一段と確実なものとすることができる。
【００６４】
また、上述した変形例１−２のように断熱部材２５を設ける場合の、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂおよび断熱部材２５との配設順序について説明する。まず、イメージチップ２０と、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂとの固着において、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂおよび断熱部材２５をイメージチップ２０側に設けた後、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂを固着させる場合、イメージチップ２０上に断熱部材２５を配設した後、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂをそれぞれ塗布して、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂを固着させる。なお、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂおよび断熱部材２５の塗布の作業に際しては、メタルマスクなどを用いて非塗布部との分離を行なうことが好ましい。
【００６５】
また、イメージチップ２０と、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂとの固着において、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂおよび断熱部材２５を第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂ側に設けた後、イメージチップ２０を固着させる場合（図８参照）、所定の位置関係に配置された第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂ上に断熱部材２５を配設した後、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂをそれぞれ塗布して、イメージチップ２０を固着させる。このように、断熱部材２５が、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂの間に、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂより先に配置されることによって、放熱対象領域Ｒｒ１，Ｒｒ２間の断熱を一段と確実なものとすることができる。
【００６６】
上述した順序で熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂおよび断熱部材２５を配設することによって、熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂ間の確実な断熱を実現することが可能となる。また、イメージチップ２０上の第１部分Ｒｈ１および第２部分Ｒｈ２の間（領域Ｒｇ１）に断熱部材２５を配設した後、熱伝導ペースト２３ａ，２３ｂを配設して第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂを固着させるようにしてもよい（図９参照）。なお、上述したような熱伝導性ペースト２３ａ，２３ｂおよび断熱部材２５の配設順であれば、これに限ることはなく、例えば、断熱部材２５を配設後に一方の熱伝導ペーストを配設した後、一方の熱伝導部材を固着して、その後、他方の熱伝導ペーストを配設した後、他方の熱伝導部材を固着するものであってもよい。また、断熱部材２５は、液状の接着剤を固着させてなるもののほか、断熱性を有する材料であれば適用可能である。
【００６７】
図１０は、本実施の形態１の変形例１−５にかかる撮像モジュールの要部の構成を示す模式図である。変形例１−５のように、上述した断熱部材２５に加え、例えば発熱量の大きい放熱対象領域Ｒｒ２の第２熱伝導部材２１ｂに対して、その外周の第１熱伝導部材２１ａ側を覆う断熱部材２６を設けるものであってもよい。これにより、第１熱伝導部材２１ａと第２熱伝導部材２１ｂとの間の熱伝達を防止し、一層確実な断熱構造を構成することができる。また、複数の熱伝導性部材同士が位置決めの精度不足や接着剤の効果過程での変形、移動による接触を防ぐために、隣接する熱伝導性部材の少なくとも片方を断熱性接着剤などでコートしたり、熱伝導性部材間の断熱領域Ｒｉ１に断熱部材を充填したりすることで熱絶縁性を一段と確実に確保することが可能となる。
【００６８】
（実施の形態２）
図１１は、本実施の形態２にかかる撮像モジュール２の概略構成を示す模式図であって、図１１（ａ）は、側面の部分断面図を示し、図１１（ｂ）は、上面からみた撮像モジュール２（配線基板３０ａ）の模式的な透視図を示している。なお、図１等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。図１１に示す撮像モジュール２では、配線基板３０ａにおいて、レンズ１０ａからの入射光に応じた開口３０１が形成されているものとして説明する。このとき、配線基板３０ａのレンズ１０ａと異なる側の面には、配線パターン部３１ａが設けられている。イメージチップ２０と配線基板３０ａとは、この配線パターン部３１ａおよび半田バンプＢ１によって電気的に接続された形態をなしている。なお、信号は、スルーホールＴＨ５を介して配線パターン部３１ａから配線パターン部３１ｂに伝達され、Ｉ／Ｆコネクタ部３２ａから外部に送信される。
【００６９】
このとき、撮像モジュール２は、イメージチップ２０の側面と配線基板３０ａの裏面（配線パターン部３１ａ側の面）とを連結する熱伝導性モールド２７が配設されている。熱伝導性モールド２７は、上述した熱伝導性ペーストと同等の熱特性を有する樹脂や金属等からなり、イメージチップ２０の側面に巻回されるとともに、配線基板３０ａと連結している。これにより、イメージチップ２０で発生した熱は、上述した第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂによって放熱されるとともに、熱伝導性モールド２７を介して配線基板３０ａや配線パターン部３１ａ、３１ｂにも伝達されて、放熱される。
【００７０】
また、図１１（ａ）に示すように、撮像モジュール２は、上述した実施の形態１と異なり、イメージチップ２０の裏面が配線基板３０ａで覆われていないので、裏面に直接的に放熱経路を設けることができる。
【００７１】
以上説明した本実施の形態２によれば、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップ２０に対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。
【００７２】
また、本実施の形態２によれば、第１熱伝導部材２１ａおよび第２熱伝導部材２１ｂが配線基板３０ａなどの他の部材を介してイメージチップ２０と接触していないため、上述した実施の形態１と比して放熱効率を大きくすることが可能となる。
【００７３】
（実施の形態３）
図１２は、本実施の形態３にかかる撮像モジュール３の概略構成を示す模式図である。なお、図１等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。上述した実施の形態１では、同一のイメージチップ上に光電変換部１１０およびデジタル信号処理部１１１が設けられているものとして説明したが、光電変換部１１０とデジタル信号処理部１１１とを別なチップとして分離し、積層実装を行なうチップオンチップなどと呼ばれるユニット形態のイメージチップであるものとして説明する。
【００７４】
図１２に示す撮像モジュール３は、鏡枠１０と配線基板３０ｂとによって形成される内部空間にイメージチップ２０ａが入れ込まれて接合された構造をなす。イメージチップ２０ａは、略板状をなし、上述した図１５，１６のような光電変換部１１０を含む上段チップ２０ｂ、および上述したようなデジタル信号処理部１１１を含む下段チップ２０ｃからなる。上段チップ２０ｂおよび下段チップ２０ｃは、例えば断熱性樹脂からなる断熱部材２８によって、位置関係が固定されるとともに、半田バンプＢ２によって電気的に接続されている。なお、断熱部材２８に限らず、上段チップ２０ｂおよび下段チップ２０ｃ間の空間が空気層であってもよい。ここで、本実施の形態３では、上段チップ２０ｂが上述した放熱対象領域Ｒｒ１（第一部分Ｒｈ１）に対応し、下段チップ２０ｃが放熱対象領域Ｒｒ２（第二部分Ｒｈ２）に対応するものとして説明する。イメージチップ２０ａは、異なるチップにおいて光電変換部１１０およびデジタル信号処理部１１１をそれぞれ含むように分割されたものである。また、下段チップ２０ｃの表面（上段チップ２０ｂ側）には、信号の入出力を行なう入出力パッド（図示せず）が設けられている。
【００７５】
配線基板３０ｂは、略板状をなしている。また、配線基板３０ｂは、配線基板３０ｂの各部を電気的に接続する配線パターンを形成する配線パターン部３１と、撮像モジュール３の外部との通信を行うインターフェイスであるＩ／Ｆコネクタ部３２とを有する。配線パターン部３１は、配線基板３０ｂのイメージチップ２０ａ側の表面に設けられる一方、Ｉ／Ｆコネクタ部３２は、裏面に設けられる。配線パターン部３１とＩ／Ｆコネクタ部３２は、配線基板３０ｂの板厚方向に貫通するスルーホールＴＨ１を介して電気的に接続している。ここで、配線基板３０ｂは、下段チップ２０ｃの入出力パッドとフットパターン（図示せず）とがワイヤーＷ１，Ｗ２によってそれぞれワイヤーボンドされて電気的に接続される。
【００７６】
また、配線基板３０ｂには、配線基板３０ｂの板厚方向に貫通し、内部壁面に金属膜が配設された複数のスルーホールＴＨ２，ＴＨ３ａ，ＴＨ４およびスルーホールＴＨ４ａが形成されている。スルーホールＴＨ２，ＴＨ４は、上述した配線基板３０と対応する位置に配置されるように形成されている。また、スルーホールＴＨ４ａは、配線基板３０ｂの第２熱伝導部材２１ｄの配設位置に応じた位置に形成されている。スルーホールＴＨ３ａは、配線基板３０ｂに鏡枠１０を取り付けた際に、鏡枠１０の内部側に位置し、かつ配線基板３０ｂにイメージチップ２０ａを積層した際に下段チップ２０ｃの配設領域と異なる領域に配設されるように形成されている。
【００７７】
第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄは、配線基板３０ｂのイメージチップ２０ａ側の面（表面）に設けられ、互いに異なる放熱先に向けて延びている。第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄは、イメージチップ２０ａで発生した熱を、鏡枠１０の外部側へ伝達することが可能である。また、本実施の形態３では、第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄの間が空気層からなる断熱領域であるものとして説明する。
【００７８】
具体的には、第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄは、イメージチップ２０ａと配線基板３０ｂとの間に設けられる。また、配線基板３０ｂの第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄが設けられる面と反対側の面（裏面）には、第３熱伝導部材２２ｃおよび第４熱伝導部材２２ｄが設けられる。第１熱伝導部材２１ｃ、第２熱伝導部材２１ｄ、第３熱伝導部材２２ｃおよび第４熱伝導部材２２ｄは、それぞれ金属材料からなる板状部材である。なお、金属材料は、イメージチップ２０ａを構成する材料と比して、熱伝導率の大きいものであれば適用可能である。
【００７９】
上段チップ２０ｂと第１熱伝導部材２１ｃとは、金属ばね５０（弾性部材）によって連結されている。金属ばね５０は、一方の端部が上段チップ２０ｂに当接されるとともに、他方の端部がスルーホールＴＨ３ａを介して第３熱伝導部材２２ｃに半田付けされることで外部に露出し、熱が伝達されている。また、下段チップ２０ｃと第２熱伝導部材２１ｄとは、熱伝導ペースト２３ｃによって固着される。これにより、上段チップ２０ｂで発生した熱は、金属ばね５０を介して第１熱伝導部材２１ｃに伝達される。また、下段チップ２０ｃと第２熱伝導部材２１ｄとの接触側の各表面のミクロンレベルの凹凸があり粗い場合であっても、互いの表面の密着性を上げることができる。熱伝導ペースト２３ｃは、下段チップ２０ｃを構成する材料と比して熱伝導率の大きい金属または樹脂、若しくは、熱伝導率の大きい金属粉、または黒鉛粉を含む樹脂等であれば適用可能である。
【００８０】
上述した第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄが、それぞれ配線基板３０ｂにそれぞれ固着されており、第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄを介してイメージチップ２０ａで発生した熱を外部に放出する。このとき、第１熱伝導部材２１ｃは、金属ばね５０を介して伝達される上段チップ２０ｂの熱を放熱し、第２熱伝導部材２１ｄは、熱伝導ペースト２３ｃを介して伝達される上段チップ２０ｂの熱を放熱する。また、第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄの間は、空間層であり、第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄとの間において、断熱領域が維持される。また、この空間層において、ワイヤーＷ１が延びており、下段チップ２０ｃと配線基板３０ｂとが接続される。
【００８１】
また、第３熱伝導部材２２ｃは、スルーホールＴＨ３ａの配設領域に設けられている。なお、第３熱伝導部材２２ｃの配設領域には、スルーホールＴＨ２，ＴＨ４およびＴＨ４ａを含まない。また、第４熱伝導部材２２ｄは、スルーホールＴＨ２，ＴＨ４およびＴＨ４ａを含む領域に設けられ、第２熱伝達部材２１ｄの熱を伝導可能に接続されている。なお、スルーホールは、第１および第２熱伝導部材から第３および第４熱伝導部材にそれぞれ熱伝達できる位置に配設されてあればよく、本実施の形態における配設位置に限られるものではない。
【００８２】
イメージチップ２０ａからの熱の伝達構造としては、イメージチップ２０ａ側の配線基板３０ｂの表面上に設けられた第１熱伝導部材２１ｃおよび第２熱伝導部材２１ｄだけでなく、配線基板３０ｂの裏面（イメージチップ２０ａとは逆側の面）側に設けられた第３熱伝導部材２２ｃおよび第４熱伝導部材２２ｄも用いて放熱することが可能である。なお、放熱対象領域Ｒｒ２の発熱量は、放熱対象領域Ｒｒ１と比して大きいため第２熱伝導部材２１ｄの放熱量（熱伝導率）が十分大きいことが望ましい。本実施の形態３にかかる撮像モジュール３においても、第２熱伝導部材２１ｄのイメージチップ２０ａ側と異なる側の端部にヒートシンク４０をさらに装備することで大きな放熱量を確保している。動画撮影など、イメージチップ２０ａを連続的に駆動することで発熱量が大きくなる場合は、第１熱伝導部材２１ｃ及び第２熱伝導部材２１ｄを延長することによって、装置の筐体に当接させるなどの処理を施すことでより大きな放熱容量を確保することが好ましい。
【００８３】
以上説明した本実施の形態３によれば、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップに対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。
【００８４】
図１３は、本実施の形態３の変形例３−１にかかる撮像モジュール３ａの構成を示す模式図であって、図１３（ａ）は、側面の部分断面図を示し、図１３（ｂ）は、上面からみた撮像モジュール３ａ（配線基板３０ａ）の模式的な透視図を示している。なお、図１３（ａ）は、図中左側において、図１３（ｂ）のα線（一点鎖線）断面に応じた部分断面図となっており、図中右側において、図１３（ｂ）のβ線（一点鎖線）断面に応じた部分断面図となっている。上述した実施の形態２において、イメージチップ２０ａを用いる場合であっても、熱伝導の経路を分離することが可能である。この場合、上段チップ２０ｂは、上段チップ２０ｂの側面が樹脂接着剤２７ａで配線基板３０ａに固着される。また、上段チップ２０ｂと配線基板３０ａとの間には、熱伝導ペースト２３ｄを介して第一熱伝導部材２１ｅが配設される。ここで、熱伝導ペースト２３ｄが、第５熱伝導部材２１ｆを介して上段チップ２０ｂと第１熱伝導部材２１ｅとを接続するものであってもよい。また、下段チップ２０ｃには、下段チップ２０ｃの底面（上段チップ２０ｂ側と反対側の面）に熱伝導ペースト２３ｅを介して第２熱伝導部材２１ｇが設けられる。なお、イメージチップ２０ａおよび配線基板３０ａ（配線パターン３１ａ）は、半田バンプＢ３によって電気的に接続されている。
【００８５】
変形例３−１では、上段チップ２０ｂで発生した熱を、熱伝導ペースト２３ａを介して第一熱伝導部材２１ｅから放熱するとともに、下段チップ２０ｃで発生した熱を、第２熱伝導部材２１ｇを介して外部に放熱することで、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。
【００８６】
なお、樹脂接着剤２７ａが、熱伝導性を有する樹脂からなるものであってもよい。また、上述した変形例３−１では、イメージチップ２０ａの下段チップ２０ｃ、第二熱伝導用部材２１ｇの間が表面粗さにより熱伝導性が阻害されないように、それらの間に熱伝導性ペースト２３ｅを塗布するものとして説明したが、熱伝導ペーストを用いない構成であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１，２，３，３ａ  撮像モジュール
１０  鏡枠
１０ａ  レンズ
２０，２０ａ  イメージチップ
２０ｂ  上段チップ
２０ｃ  下段チップ
２１ａ，２１ｃ，２１ｅ  第１熱伝導部材
２１ｂ，２１ｄ，２１ｇ  第２熱伝導部材
２１ｆ  第５熱伝導部材
２２ａ，２２ｃ  第３熱伝導部材
２２ｂ，２２ｄ  第４熱伝導部材
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ  熱伝導ペースト
２４  熱伝導部材
２４ａ  切欠部
２４ｂ  異方熱伝導性部材
２５，２６，２８  断熱部材
２７  熱伝導性モールド
２７ａ  樹脂接着剤
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  配線基板
３１，３１ａ，３１ｂ  配線パターン
３２，３２ａ  Ｉ／Ｆコネクタ部
４０  ヒートシンク
５０  金属ばね
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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