(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射可能な開口部を形成した基板と、前記開口部に有効画素領域を対応させて前記基板の一面に装着した固体撮像素子と、前記基板の他面側に設けられ前記開口部を通して前記有効画素領域に集光する撮像レンズとを備えた固体撮像装置であって、
前記撮像レンズの最外部を通る入射光が前記基板にて遮断されることなく前記固体撮像素子の前記有効画素領域に入射するように前記開口部が前記基板の他面側に向けて拡開したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
光が入射可能な開口部を形成した基板と、前記開口部に有効画素領域を対応させて前記基板の一面に装着した固体撮像素子と、前記基板の他面側に設けられ前記開口部を通して前記有効画素領域に集光する撮像レンズとを備えた固体撮像装置であって、
前記基板が多層構造であって、各層の開口を前記固体撮像素子側から前記撮像レンズ側に向けて段階的に大きくして前記開口部を前記基板の他面側に向けて拡開させたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
固体撮像素子は導電性物質にて基板に電気的に接続されかつ封止樹脂にて前記基板に固定されており、前記固体撮像素子の有効画素領域の周囲に前記封止樹脂の流入を防ぐ凹状または凸状の流入防御部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
固体撮像素子はリードにて基板に装着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置は様々な分野で広く利用されており、これに伴い技術革新が進んでいる。特に小型化に関する技術開発は目覚ましいものがあり、この種の固体撮像装置としては図６に示すようなものが知られている。図６は固体撮像装置を表しており、２１は基板、２２はＣＣＤチップ、２３は導電性物質、２４は撮像レンズ、２５はレンズホルダー、２６は封止樹脂、２７はＩＣ、２８はコンデンサ、２９は抵抗である。また、図７は従来例の光学系に着目して説明するための図面であり、構成要素は図６と同様である。
【０００３】
この従来の固体撮像装置について図６を用いて説明すると、絶縁性材料で形成されその表面に導電性のプリント配線を設けた基板２１の表面にＣＣＤチップ２２が固設されている。基板２１とＣＣＤチップ２２とは通常バンプと呼ばれる導電性物質２３で電気的に接続されており、基板２１とＣＣＤチップ２２の間の隙間に封止樹脂２６を流し込み、封止樹脂２６が硬化する際に収縮することで基板２１とＣＣＤチップ２２とを物理的に固定している。この手法は一般にバンプ接着と呼ばれ、固体撮像装置の小型化に対し有効とされている技術である。
【０００４】
このＣＣＤチップ２２の上方に位置する基板２１には、ＣＣＤチップ２２の有効画素領域３１に対応する位置に開口部３０が形成されており、さらにその上方に位置するように撮像レンズ２４を組み込んだレンズホルダー２５が基板２１に取り付けられている。また、基板２１には、ＣＣＤチップ２２の駆動や信号処理に必要な部品としてＩＣ２７、コンデンサ２８、抵抗２９などが表面実装されている。
【０００５】
そして、撮像レンズ２４で集められた光Ｌは、基板２１の開口部３０を通じてＣＣＤチップ２２の有効画素領域３１に入り、ＣＣＤチップ２２の表面にて結像することで電気信号に変換され、ＣＣＤチップ２２から映像信号を出力する構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の固体撮像装置においてはいくつかの課題がある。図７を用いて説明すると、まず撮像レンズ２４がＣＣＤチップ２２から遠い位置にある場合（図７で破線にて表示されている位置）、入射光線ＬはＣＣＤチップ２２に対し鉛直方向に近い角度で入射するが（図７で１点鎖線にて表示されている入射光線Ｌ′）、撮像レンズ２４がＣＣＤチップ２２から近い位置にある場合（図７で実線にて表示されている位置）、入射光線ＬはＣＣＤチップ２２に対し鉛直方向を基準として大きな角度で入射する（図７で実線にて表示されている入射光線Ｌ″）。
【０００７】
固体撮像装置の小型化を実現するためには、ＣＣＤチップ２２と撮像レンズ２４との距離は小さいことが望ましい。また、撮影可能な条件範囲を拡げるためには撮像レンズ２４は明るい方が望ましく、必然的に撮像レンズ２４の口径は大きくなる。したがって、固体撮像装置の小型化・高性能化を行うと、撮像レンズ２４の周辺部を通ってＣＣＤチップ２２に入射する光ＬをＣＣＤチップ２２に対して鉛直方向に入射させることは難しくなる。このため、撮像レンズ２４にＣＣＤチップ２２を近づけた場合、レンズの最外部を通る入射光線Ｌ″が基板２１に遮断されることになり、結果ＣＣＤチップ２２の有効画素領域３１の最外部にて通常ケラレと呼ばれる周辺部の光量不足が生じる問題があった。この問題を回避するためには、基板２１の開口部３０の切断面と、ＣＣＤチップ２２の有効画素領域３１との距離を大きくとればよいが、これはＣＣＤチップ２２の大型化につながり、システムのコストダウンが難しいという問題がある。また、前記のように基板２１とＣＣＤチップ２２は、両者の隙間に封止樹脂２６を流し込み、封止樹脂２６が硬化する際に収縮することで物理的に固設しているため、封止樹脂２６を流し込む面積を大きくとることが機器の信頼性向上に大きく寄与する。このため基板２１の開口部３０の切断面とＣＣＤチップ２２の有効画素領域３１との距離を大きくとることは、封止樹脂２６の流れ込む面積の縮小を意味し、信頼性確保の観点からは大きな課題があった。
【０００８】
この発明は、ＣＣＤの有効画素領域の周辺部における光量不足を防ぎ、かつ高信頼性，小型化，高性能化が図れる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の固体撮像装置は、光が入射可能な開口部を形成した基板と、開口部に有効画素領域を対応させて基板の一面に装着した固体撮像素子と、基板の他面側に設けられ開口部を通して有効画素領域に集光する撮像レンズとを備え、前記撮像レンズの最外部を通る入射光が前記基板にて遮断されることなく前記固体撮像素子の前記有効画素領域に入射するように開口部が基板の他面側に向けて拡開したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の固体撮像装置は、光が入射可能な開口部を形成した基板と、開口部に有効画素領域を対応させて基板の一面に装着した固体撮像素子と、基板の他面側に設けられ開口部を通して有効画素領域に集光する撮像レンズとを備え、基板が多層構造であって、各層の開口を固体撮像素子側から撮像レンズ側に向けて段階的に大きくして開口部を基板の他面側に向けて拡開させたことを特徴とするものである。
【００１１】
固体撮像素子は、導電性物質にて基板に電気的に接続しかつ封止樹脂にて基板に固定し、固体撮像素子の有効画素領域の周囲に封止樹脂の流入を防ぐ凹状または凸状の流入防御部を設けたり、またリードにて基板に装着してもよい。
この発明の固体撮像装置によると、基板の開口部が、基板の固体撮像素子側から撮像レンズ側に向けて拡開しているため、撮像レンズと固体撮像素子との距離が近い場合でも、撮像レンズの最外部を通る入射光が基板にて遮断されることなく固体撮像素子の有効画素領域に入射する。また、封止樹脂にて固体撮像素子を基板に固定する場合、封止樹脂の流れ込む面積が広くなる。また、固体撮像素子の有効画素領域の周囲に流入防御部を設けることで、有効画素領域に封止樹脂が流入するのを防ぐことができる。また、開口部の大きさを段階的に変化させた多層構造の基板を用いることで、基板の製造段階で開口部を拡開加工することができる。さらに、固体撮像素子をリードにて基板に装着することで、高度な加工技術を要することなく固体撮像装置を製造でき、かつその厚みも小さくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
この発明の第１の実施の形態について図１および図２を参照しながら説明する。
図１において、１は基板、２は固体撮像素子となるＣＣＤチップ、３は導電性物質、４は撮像レンズ、５はレンズホルダー、６は封止樹脂、７はＩＣ、８はコンデンサ、９は抵抗である。また、図２はこの実施の形態の光学系に着目して説明するための図面であり、構成要素は図１と同様である。
【００１３】
すなわち、絶縁性材料で形成されその表面に導電性のプリント配線を設けた基板１の一面に、ＣＣＤチップ２が装着されている。基板１とＣＣＤチップ２とは通常バンプと呼ばれる導電性物質３で電気的に接続されており、基板１とＣＣＤチップ２の間の隙間に封止樹脂６を流し込み、封止樹脂６が硬化する際に収縮することで基板１とＣＣＤチップ２とを物理的に固定している。
【００１４】
このＣＣＤチップ２の上方に位置する基板１には、ＣＣＤチップ２の有効画素領域１１に対応する位置に開口部１０が形成されている。開口部１０は、開口内周面１２をテーパー状に形成することで、上方に向けて拡開している。また、開口部１０の上方に位置するように撮像レンズ４を組み込んだレンズホルダー５が基板１に取り付けられている。さらに、基板１には、ＣＣＤチップ２の駆動や信号処理に必要な部品としてＩＣ７、コンデンサ８、抵抗９などが表面実装されている。
【００１５】
そして、撮像レンズ４で集められた光Ｌは、基板１の開口部１０を通してＣＣＤチップ２の有効画素領域１１に入り、ＣＣＤチップ２の表面にて結像することで電気信号に変換され、ＣＣＤチップ２から映像信号を出力する構成になっている。
このように構成された固体撮像装置によると、基板１の開口部１０が、基板１のＣＣＤチップ２側から撮像レンズ４側に向けて拡開しているため、撮像レンズ４とＣＣＤチップ２との距離が近い場合でも、撮像レンズ４の最外部を通る入射光が基板１にて遮断されることなくＣＣＤチップ２の有効画素領域１１に入射する。したがって、小型化、高性能化が図れ、かつ固体撮像装置の周辺光量落ちが無くなり、その撮像特性が向上する。
【００１６】
また、封止樹脂６にてＣＣＤチップ２を基板１に固定する際、封止樹脂６の流れ込む面積が広くなり、固体撮像装置の信頼性の向上を図ることができる。
第２の実施の形態
図３はこの発明の第２の実施の形態の光学系に着目して説明するための図面であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
この実施の形態の固体撮像装置は、多層基板１３を用い、その層毎に開口の大きさをＣＣＤチップ２側から撮像レンズ４側に向かって段階的に大きくし、開口内周面１４を階段状に傾斜させることで、開口部１０を上方に向けて拡開させたものである。
このように構成された固体撮像装置においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、基板１３の製造段階で開口部１０を拡開加工することができ、製造効率ならびに加工精度の向上を図ることができる。
【００１８】
第３の実施の形態
図４はこの発明の第３の実施の形態の光学系に着目して説明するための図面であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
この実施の形態の固体撮像装置は、ＣＣＤチップ１５がパッケージ１６に装着されガラス１７にて封止されたＣＣＤ素子を最小構成要素とし、ＣＣＤ素子に具備するリード１８を用いて基板１に装着されている。
【００１９】
このように構成された固体撮像装置においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、高度な加工技術を必要とするバンプ接着を用いないで固体撮像装置を製造しながら、かつその厚みを小さくすることが可能となり、機器の小型化を図る点で非常に有用である。なお、基板については図３に示した多層構造の基板１３を用いてもよい。
【００２０】
第４の実施の形態
図５はこの発明の第４の実施の形態の光学系に着目して説明するための図面であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
この実施の形態の固体撮像装置は、ＣＣＤチップ２の表面において有効画素領域１１の周辺に凸状の流入防御部１９を形成したものであり、流入防御部１９を設けたことで、ＣＣＤチップ２と基板１を固定するための封止樹脂６がＣＣＤチップ２の有効画素領域１１へ流れ込むことを防ぐことができる。
【００２１】
流入防御部１９については充填樹脂６の性質により凹状でもよく、近年の固体撮像素子には不可欠となった集光レンズや色フィルタなどを用いて代用することも可能である。なお、図３に示した多層構造の基板１３に装着するＣＣＤチップ２に適用してもよい。
このように構成された固体撮像装置においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、封止樹脂６がＣＣＤチップ２の有効画素領域１１へ流れ込むことを防ぐことができ、固体撮像装置の信頼性の低下を防ぐことができるとともに生産効率も向上する。
【００２２】
なお、前記各実施の形態において、開口部１０の加工方法，寸法，形状などは適宜変更可能であり、また固体撮像素子についてもＣＣＤチップ２に限るものではなく、その他の素子を用いてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
この発明の固体撮像装置によると、基板の開口部が、基板の固体撮像素子側から撮像レンズ側に向けて拡開しているため、撮像レンズと固体撮像素子との距離が近い場合でも、撮像レンズの最外部を通る入射光が基板にて遮断されることなく固体撮像素子の有効画素領域に入射する。したがって、小型化、高性能化が図れ、かつ固体撮像装置の周辺光量落ちが無くなり、その撮像特性が向上する。また、封止樹脂にて固体撮像素子を基板に固定する場合、封止樹脂の流れ込む面積が広くなり、固体撮像装置の信頼性の向上が図れる。また、固体撮像素子の有効画素領域の周囲に流入防御部を設けることで、有効画素領域に封止樹脂が流入するのを防ぐことができ、固体撮像装置の信頼性の低下を防ぐことができるとともに生産効率も向上する。また、開口部の大きさを段階的に変化させた多層構造の基板を用いることで、基板の製造段階で開口部を拡開加工することができ、製造効率ならびに加工精度の向上が図れる。さらに、固体撮像素子をリードにて基板に装着することで、高度な加工技術を要することなく固体撮像装置を製造でき、かつその厚みも小さくすることができ、機器の小型化を図る点で非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の構成図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の光学系に着目して説明するための構成図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の光学系に着目して説明するための構成図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の光学系に着目して説明するための構成図である。
【図５】この発明の第４の実施の形態における固体撮像装置の光学系に着目して説明するための構成図である。
【図６】従来の固体撮像装置の構成図である。
【図７】従来の固体撮像装置の光学系に着目して説明するための構成図である。
【符号の説明】
１，１３  基板
２，１５  ＣＣＤチップ（固体撮像素子）
４  撮像レンズ
６  封止樹脂
１０  開口部
１１  有効画素領域
１８  リード
１９  流入防御部
【図１】
0003953614.tif 000002
【図２】
0003953614.tif 000003
【図３】
0003953614.tif 000004
【図４】
0003953614.tif 000005
【図５】
0003953614.tif 000006
【図６】
0003953614.tif 000007
【図７】
0003953614.tif 000008