(57)【要約】【課題】固体撮像素子で発生した熱の放熱性を高める。【解決手段】固体撮像装置１は、固体撮像素子４と、固体撮像素子４が設置された設置面２ａ、及び、設置面２ａから立ち上がり固体撮像素子４を側方から取り囲む壁面２ｂを有し、固体撮像素子４を収容したパッケージ本体３と、固体撮像素子４の全周又はその一部に渡って固体撮像素子４の側面と壁面２ｂとの間に充填された、空気よりも高い熱伝導率を持つ充填材６と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子が設置された設置面、及び、前記設置面から立ち上がり前記固体撮像素子を側方から取り囲む壁面を有し、前記固体撮像素子を収容したパッケージ本体と、
前記固体撮像素子の全周又はその一部に渡って前記固体撮像素子の側面と前記壁面との間に充填された、空気よりも高い熱伝導率を持つ充填材と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子は、１つ以上の接続パッドを有し、
前記パッケージ本体の内外に渡って前記パッケージ本体に形成され、前記パッケージ本体よりも高い熱伝導率を有する導電性の熱伝導層と、前記１つ以上の接続パッドと前記熱伝導層の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間を接続した２本以上の接続線と、を備え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】
１つ以上の接続パッドを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を収容したパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の内外に渡って前記パッケージ本体に形成され、前記パッケージ本体よりも高い熱伝導率を有する導電性の熱伝導層と、
前記１つ以上の接続パッドと前記熱伝導層の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間を接続した２本以上の接続線と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
前記１つ以上の接続パッドは、前記固体撮像素子が有する回路から電気的に絶縁されるかあるいは前記回路のグランドと電気的に接続されたことを特徴とする請求項２又は３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記熱伝導層が、前記パッケージ本体を支持する支持部材と熱的に接続されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置を備えたことを特徴とする電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、チップとして構成された固体撮像素子と、この固体撮像素子を収容したパッケージ本体とを備えた固体撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６６７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体撮像素子の高性能化に伴い、固体撮像素子の発熱量が増加している。したがって、前記特許文献１に開示されたような、固体撮像素子及びこれを収容したパッケージ本体を備えた固体撮像装置では、固体撮像素子から発する熱が籠もりやすいことから、固体撮像素子から発する熱の放熱が問題となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、放熱性を高めることができる固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラ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】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による固体撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子が設置された設置面、及び、前記設置面から立ち上がり前記固体撮像素子を側方から取り囲む壁面を有し、前記固体撮像素子を収容したパッケージ本体と、前記固体撮像素子の全周又はその一部に渡って前記固体撮像素子の側面と前記壁面との間に充填された、空気よりも高い熱伝導率を持つ充填材と、を備えたものである。
【０００７】
第２の態様による固体撮像装置は、前記第１の態様において、前記固体撮像素子は１つ以上の接続パッドを有し、前記パッケージ本体の内外に渡って前記パッケージ本体に形成され、前記パッケージ本体よりも高い熱伝導率を有する導電性の熱伝導層と、前記１つ以上の接続パッドと前記熱伝導層の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間を接続した２本以上の接続線と、を備えたものである。
【０００８】
第３の態様による固体撮像装置は、１つ以上の接続パッドを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を収容したパッケージ本体と、前記パッケージ本体の内外に渡って前記パッケージ本体に形成され、前記パッケージ本体よりも高い熱伝導率を有する導電性の熱伝導層と、前記１つ以上の接続パッドと前記熱伝導層の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間を接続した２本以上の接続線と、を備えたものである。
【０００９】
第４の態様による固体撮像装置は、前記第２又は第３の態様において、前記１つ以上の接続パッドは、前記固体撮像素子が有する回路から電気的に絶縁されるかあるいは前記回路のグランドと電気的に接続されたものである。
【００１０】
第５の態様による固体撮像装置は、前記第２乃至第４のいずれかの態様において、前記熱伝導層が、前記パッケージ本体を支持する支持部材と熱的に接続されたものである。
【００１１】
第６の態様による電子カメラは、前記第１乃至第５のいずれかの態様による固体撮像装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放熱性を高めることができる固体撮像装置及びこれを用いた電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による電子カメラを模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置を模式的に示す概略平面図である。
【図６】図５中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。
【図７】図５中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図である。
【図８】図６中のＥ−Ｅ’矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による固体撮像装置及び電子カメラについて、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置１を模式的に示す概略平面図である。理解を容易にするため、図１において、充填材６にはドットパターンを付している。図２は、図１中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。Ｘ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｘ方向又は＋Ｘ側、その反対の向きを−Ｘ方向又は−Ｘ側と呼び、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。Ｚ軸は固体撮像装置１に入射する入射光の光軸の方向と一致している。
【００１６】
本実施の形態による固体撮像装置１は、−Ｚ側が開口したキャビティ部２を有するパッケージ本体３と、キャビティ部２内に収容された固体撮像素子４と、キャビティ部２を封止する透明蓋部材５とを備えている。パッケージ本体３及び透明蓋部材５が、固体撮像素子４を収容するパッケージを構成している。
【００１７】
パッケージ本体３は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂により構成され、キャビティ部２を形成する底面（＋Ｚ側の面）２ａ及び四方の側壁面２ｂを有している。底面２ａには、固体撮像素子４の底面（＋Ｚ側の面であって、入射光とは反対側の面）が接着剤等により固着され、底面２ａが固体撮像素子４の設置面となっている。固体撮像素子４のＺ軸方向から見た形状は長方形状となっており、固体撮像素子４は＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側及び−Ｙ側の４辺を有している。側壁面２ｂは、底面２ａから−Ｚ方向に立ち上がり、固体撮像素子４を側方から取り囲んでいる。なお、パッケージ本体３の材料は、必ずしも樹脂に限定されるものではなく、例えば、セラミック等によってパッケージ本体３を構成してもよい。
【００１８】
本実施の形態では、固体撮像素子４の全周（Ｚ軸方向から見た全周）に渡って、固体撮像素子４の側面とパッケージ本体３の側壁面２ｂと間には間隔があけられている。そして、この間隔に充填材６が充填されている。すなわち、本実施の形態では、固体撮像素子４の全周に渡って、固体撮像素子４の側面とパッケージ本体３の側壁面２ｂと間に、充填材６が充填されている。放熱性を高めるためには、このように固体撮像素子４の全周に渡って充填材６を充填することが好ましいが、本発明では、固体撮像素子４の全周ではなくその一部に渡って充填材６を充填してもよい。
【００１９】
充填材６は、空気よりも高い熱伝導率を持っている。具体的には、充填材６として、例えば、エポキシ樹脂やその他の樹脂を用いることができる。充填材６として樹脂を用いる場合、熱伝導率をより高めるためはその樹脂は熱伝導性フィラーが添加されたものであることが好ましいが、その樹脂は必ずしも熱伝導性フィラーが添加されたものでなくてもよい。また充填材６は、必ずしも一様な材料で構成する必要はなく、例えば、固体撮像素子４側の絶縁性樹脂とパッケージ本体３の側壁面２ｂ側の導電材料（例えば、銀ペースト）とからなる２重構造を有していてもよい。固体撮像素子４が例えばシリコン基板をベースとして構成されている場合など、固体撮像素子４の側面において絶縁性を保つことが要請される場合には、充填材６の少なくとも固体撮像素子４と接触する部分は、絶縁性材料で構成することが好ましい。
【００２０】
固体撮像素子４としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどのチップが用いられる。固体撮像素子４は、＋Ｘ側の辺及び−Ｘ側の辺に沿ってそれぞれ一列ずつ配列された電極パッド４ａを有している。各電極パッド４ａは、アルミニウム、金、銀、銅などからなる金属膜で構成され、固体撮像素子４に搭載されている回路（図示せず）の各部と電気的に接続されている。
【００２１】
パッケージ本体３の側壁面２ｂの＋Ｘ側及び−Ｘ側にそれぞれ、段部が形成されている。それらの段部には、内部端子７が設けられている。固体撮像素子４の電極パッド４ａは、金などからなる金属線（本実施の形態では、ボンディングワイヤ）８により内部端子７と電気的に接続されている。内部端子７は、パッケージ本体３に設けられた外部端子９と配線（図示せず）により電気的に接続されている。これにより、固体撮像素子４は、内部端子７、金属線８及び外部端子９を介して、外部と電気的に接続されるようになっている。なお、内部端子７及び外部端子９の数は、図示の例に限定されるものではない。
【００２２】
パッケージ本体３の＋Ｙ側及び−Ｙ側にそれぞれ、段部が形成されている。それらの段部には、パッケージ本体３を支持する支持部材としてのブラケット１１１が、接着剤等によりそれぞれ固着されている。本実施の形態では、ブラケット１１１は金属板で構成され、放熱部材として作用する。本実施の形態では、ブラケット１１１の＋Ｘ側の辺及び−Ｘ側の辺は、図１に示すようにＹ軸方向に対して斜めになっているが、勿論Ｙ軸と平行にしてもよい。
【００２３】
ここで、本実施の形態による固体撮像装置１と比較される比較例による固体撮像装置について、説明する。この比較例による固体撮像装置が本実施の形態による固体撮像装置１と異なる所は、充填材６が充填されていない点のみである。
【００２４】
この比較例では、充填材６が充填されていないので、固体撮像素子４で発生した熱は、固体撮像素子４の側方からは逃げ難い。これに対し、本実施の形態では、充填材６が充填されているので、固体撮像素子４の側方から充填材６を経由して放熱し易くなる。
【００２５】
したがって、本実施の形態によれば、固体撮像素子４で発生した熱の放熱性がより高まる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態による電子カメラ１００を模式的に示す概略断面図である。
【００２７】
本実施の形態による電子カメラ１００のボディ１０１内には、前記第１の実施の形態による固体撮像装置１が組み込まれている。本実施の形態による電子カメラ１００は、一眼レフレックス型の電子スチルカメラとして構成されているが、前記第１の実施の形態による固体撮像装置１は、他の電子スチルカメラやビデオカメラや携帯電話機に搭載されたカメラ等の種々の電子カメラに組み込んでもよい。
【００２８】
本実施の形態による電子カメラ１００では、ボディ１０１には交換式の撮影レンズ１０２が装着されている。撮影レンズ１０２を通過した被写体光はクイックリターンミラー１０３で上方に反射されてスクリーン１０４上に結像する。スクリーン１０４に結像した被写体像はペンタダハプリズム１０５から接眼レンズ１０６を通してファインダ観察窓１０７から観察される。クイックリターンミラー１０３は図示しないレリーズ釦が全押しされると上方に跳ね上がり、撮影レンズ１０２からの被写体像が前述した固体撮像装置１に入射する。
【００２９】
固体撮像装置１のパッケージ本体３に固着されたブラケット１１１が、位置調整機構（図示せず）を介してボディ１０１に取り付けられることで、固体撮像装置１がボディ１０１内に位置決めして固定されている。
【００３０】
本実施の形態によれば、固体撮像素子４で発生した熱の放熱性が高い固体撮像装置１が用いられているので、固体撮像素子４の温度上昇に伴う撮像画像の画質劣化等を低減することができる。
【００３１】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置２０を模式的に示す概略平面図であり、図１に対応している。図６は、図５中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図であり、図２に対応している。図７は、図５中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図であり、図３に対応している。図８は、図６中のＥ−Ｅ’矢視図である。ただし、理解を容易にするため、図８において、金属線８，２２を示すとともに、熱伝導層２１にはハッチングを付している。
【００３２】
図５乃至図８において、図１乃至図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態による固体撮像装置２０が前記第１の実施の形態による固体撮像装置１と異なる所は、以下に説明する点である。
【００３３】
本実施の形態では、前記比較例と同様に、充填材６は充填されていない。本実施の形態では、固体撮像素子４において、＋Ｙ側の辺及び−Ｙ側の辺に沿ってそれぞれ一列ずつ配列された接続パッド４ｂが追加されている。本実施の形態では、各接続パッド４ｂは電極パッド４ａと同一構成を有しているが、電極パッド４ａと異なり、固体撮像素子４に搭載されている回路（図示せず）から電気的に絶縁されている。もっとも、接続パッド４ｂは、前記回路のグランドに電気的に接続してもよい。
【００３４】
本実施の形態では、パッケージ本体３の＋Ｙ側において、パッケージ本体３よりも高い熱伝導率を有する導電性の熱伝導層２１が、パッケージ本体３の内外に渡って形成されている。同様に、パッケージ本体３の−Ｙ側において、パッケージ本体３よりも高い熱伝導率を有する導電性の熱伝導層２１が、パッケージ本体３の内外に渡って形成されている。熱伝導層２１としては、例えば、金、銀、銅などからなる金属箔又は蒸着等による金属膜を用いることができる。
【００３５】
＋Ｙ側の熱伝導層２１と＋Ｙ側のブラケット１１１とが、直接に接するかあるいは薄い接着剤層を介して間接的に接することで、熱的に接続されている。同様に、−Ｙ側の熱伝導層２１と−Ｙ側のブラケット１１１とが、直接に接するかあるいは薄い接着剤層を介して間接的に接することで、熱的に接続されている。
【００３６】
＋Ｙ側の複数の接続パッド４ｂと＋Ｙ側の熱伝導層２１の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間が、２本以上の接続線（本実施の形態では、金などからなる金属線であって、ボンディングワイヤ）２２により接続されている。同様に、−Ｙ側の複数の接続パッド４ｂと−Ｙ側の熱伝導層２１の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間が、２本以上の接続線２２により接続されている。なお、１つ以上の接続パッド４ｂと熱伝導層２１の互いに電気的に導通する２箇所以上の部位との間が、２本以上の接続線２２により接続されてもよい。例えば、図５中の＋Ｙ側の７個の接続パッド４ｂを連続させて１つの接続パッドとしてもよく、この場合には、＋Ｙ側の１つの接続パッドと＋Ｙ側の熱伝導層２１の互いに電気的に導通する７箇所の部位との間が、７本の接続線２２により接続されることになる。同様に、図５中の−Ｙ側の７個の接続パッド４ｂを連続させて１つの接続パッドとしてもよく、この場合には、−Ｙ側の１つの接続パッドと−Ｙ側の熱伝導層２１の互いに電気的に導通する７箇所の部位との間が、７本の接続線２２により接続されることになる。
【００３７】
なお、放熱性をより高めるためには、本実施の形態のように、＋Ｙ側及び−Ｙ側の両側に熱伝導層２１、接続パッド４ｂ及び接続線２２を設けることが、好ましい。しかし、＋Ｙ側及び−Ｙ側のうちの一方側の熱伝導層２１、接続パッド４ｂ及び接続線２２を取り除いてもよい。
【００３８】
本実施の形態による固体撮像装置２０では、前述した比較例（前記第１の実施の形態による固体撮像装置１から充填材６を取り除いたもの）に対して、＋Ｙ側における接続パッド４ｂ→接続線２２→熱伝導層２１→放熱部材としてのブラケット１１１の放熱経路、及び、＋Ｙ側における接続パッド４ｂ→接続線２２→熱伝導層２１→放熱部材としてのブラケット１１１の放熱経路が、追加されている。したがって、本実施の形態によれば、これらの放熱経路によって、前述した比較例に比べて、固体撮像素子４で発生した熱の放熱性がより高まる。
【００３９】
本発明では、本実施の形態による固体撮像装置２０において、前記第１の実施の形態による固体撮像装置１と同様に、固体撮像素子４の全周又はその一部に渡って、固体撮像素子４の側面とパッケージ本体３の側壁面２ｂと間に、充填材６を充填してもよい。この場合には、固体撮像素子４で発生した熱の放熱性がより一層高まる。
【００４０】
前記第２の実施の形態による電子カメラ１００において、固体撮像装置１に代えて固体撮像装置２０を設けてもよい。
【００４１】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、前記第１及び第２の実施の形態において、パッケージ本体３の−Ｙ側の面に放熱板又は放熱シートを設けてもよい。この場合には、固体撮像素子４で発生した熱の放熱性がより一層高まる。
【符号の説明】
【００４３】
１，２０  固体撮像装置
３  パッケージ本体
４  固体撮像素子
４ｂ  接続パッド
６  充填材
２２  接続線
１００  電子カメラ
１１１  ブラケット
【図１】
2013145823.tif 000003
【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】
2013145823.tif 000008
【図７】
2013145823.tif 000009
【図８】
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