(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを備えたレンズホルダと固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板とを備える撮像装置であって、前記レンズホルダは前記レンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、前記段差部の表面に露出している電極端子とを備え、前記半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより前記電極端子に電気的に接続されるとともに前記レンズホルダと前記半導体基板とが気密封止されるように前記半導体基板が前記段差部に装着されたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
異方性導電ペーストが、導電体として表面に金属メッキが施されかつ直径が２〜２０ミクロンの範囲内にある樹脂ビーズを含有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
異方性導電ペーストが、導電体として粒径が２〜２０ミクロンの範囲内にある銅粉またはニッケル粉のいずれかを含有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
レンズホルダの光学系の光軸と半導体基板上の固体撮像素子の受光面との位置関係が、異方性導電ペースト中の導電体によって規制されている請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
半導体基板の底面がレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面よりも外部へ突出している請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
レンズを備えたレンズホルダは前記レンズホルダの下部周辺枠部に設けられた段差部と、前記段差部の表面に露出している電極端子とを備え、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板は前記半導体基板の周辺上面に電極パッドを備え、前記半導体基板が前記段差部に装着されることにより形成される撮像装置の製造方法であって、異方性導電ペーストにより前記電極パッドが前記電極端子に電気的に接続されるとともに前記レンズホルダと前記半導体基板とが気密封止されるように前記半導体基板が前記段差部に装着される工程を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デスクトップ型またはノート型パソコンや携帯電話などに搭載可能な軽量、かつ小型、薄型化された撮像装置、特に固体撮像素子および駆動回路、信号処理回路、制御回路などからなる周辺回路とレンズ、絞り等の光学系とを一体化した撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用のビデオカメラにおいて、忠実な色彩の再現性や微細なディテールの表現など高画質に関する要求とともに持ち運びに便利な小型化、薄型化、軽量化等に関する要求が高まってきている。このような要求に応えるために固体撮像素子およびその周辺回路を含んで撮像装置を小型化、薄型化する技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
図４は小型、薄型化された従来の撮像装置の要部断面図であり、図において、１はセラミックパッケージの内部に固体撮像素子（以下、ＣＣＤチップという）が搭載されている固体撮像装置（以下ＣＣＤという）で第１のプリント基板２上に実装されている。また第１のプリント基板２上には抵抗やコンデンサなどの回路部品３も実装されており、ＣＣＤ１と電気的に接続されている。４は第１のプリント基板２とフレキシブルケーブル５によって電気的に接続されている第２のプリント基板であって、その上面にはＣＣＤ１の駆動回路部や信号処理回路部を構成する各周辺回路素子６および抵抗やコンデンサなどの回路部品７が実装されている。第２のプリント基板４はフレキシブルケーブル５によって自在に折り曲げることが可能であり、撮像装置の占める面積の削減に効果がある。
【０００４】
図に示すように従来の撮像装置は２枚のプリント基板２、４を用い、第１のプリント基板２にはセラミックパッケージなどに搭載された固体撮像装置１と回路部品３を実装し、第２のプリント基板４に周辺回路素子６や同じく回路部品７を実装している。これらのプリント基板の寸法は約４ｃｍ角で、２枚のプリント基板を重ね合わせた高さは１ｃｍ程度である。
【０００５】
また８はＣＣＤ１にかぶせるように設けられたレンズホルダーであって、ＣＣＤ１の中心に位置する箇所にレンズ９が固定されている。１０は小さな直径を有する絞りおよび光学フィルタがその中心部に設けられている撮像装置のケースである。
【０００６】
このような撮像装置はビデオカメラや電子スチルカメラの撮像部またはノート型パソコンや携帯電話等の情報端末機用としてますますその用途を拡大しつつあるが、これら携帯用の電子機器の小型軽量化が限りなく進展している反面、備えるべき機能としては多機能化が要求され、したがってこれら電子機器の構成部品のさらなる小型化、軽量化、薄型化はもはや必須の条件となってきている。
【０００７】
これらの要求に応えるため、発明者らは図５に示すような小型化、薄型化された新しいワンパッケージモジュールタイプの撮像装置を提案した。
【０００８】
この撮像装置は図５に示すように、樹脂パッケージよりなる収納容器１１の内部にはＣＣＤチップ１２とそのＣＣＤチップ１２に近接して半導体チップよりなる周辺回路素子１３が搭載された半導体基板１４が収納されており、いずれも金線等のワイヤリード１５によって半導体基板１４の表面に形成されている配線群（図示せず）にボンディングされている。その配線群の端子は同じくワイヤリード１５によって収納容器１１の外部に導出されているピンリード１６に接続されている。このように構成された収納容器１１はその上面に樹脂パッケージよりなるレンズホルダ１７を接着することにより、その内部は窒素ガスまたは不活性ガスが充填された状態で気密封止される。
【０００９】
またレンズホルダ１７にはＣＣＤチップ１２の丁度上面に位置する部分にピンホールレンズを構成する光学絞り１８とレンズ１９が設けられている。また樹脂パッケージの収納容器１１を載置した基板２０の反対面にその他の周辺部品等２１が実装されて撮像装置が完成する。
【００１０】
図６は図５に示すワンパッケージモジュールタイプの撮像装置の一部を強調して示したものであり、ＣＣＤチップ１２や周辺回路素子１３を搭載した半導体基板１４は接着剤２２によって収納容器１１の底面に接着固定されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図６に見られるように、半導体基板１４を接着剤２２を介して収納容器１１の底面に接着固定する場合、その接着剤２２の厚さを半導体基板１４の広い面積において一定の均一な厚さに保持することは極めて困難であり、図示するように半導体基板１４の一方の端部には厚い接着剤層２２ａが、また他方の端部には薄い接着剤層２２ｂが形成される場合が発生する。このような状態でレンズホルダ１７を図５に示すように収納容器１１に取り付けた場合、ＣＣＤチップ１２の光軸Ｌｃとレンズ１９の光軸Ｌｌとは一致せず、両光軸の間に角度θのずれが生じ、撮像装置の解像度や色再現性等の光学特性の低下を招くこととなる。
【００１２】
また図５に示すようなワンパッケージモジュールタイプの撮像装置において、機器組立時の光学的基準面は収納容器１１の外部底面を用いることが一般的であり、収納容器１１への半導体基板１４の搭載時の接着剤２２の厚みむらは撮像装置の光学特性を劣化させる大きな原因となる。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するものであり、ワンパッケージモジュールタイプの撮像装置を組み立てる際に気密封止と光学的な位置合わせを同時に、かつ確実に行うことができる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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、レンズを備えたレンズホルダと固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板とを備える撮像装置において、レンズホルダがその枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子とを備え、半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止されるように半導体基板が段差部に装着されてなるものであり、極めて精密に光学的位置合わせを達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、レンズを備えたレンズホルダと固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板とを備える撮像装置であって、レンズホルダはレンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部と、段差部の表面に露出している電極端子とを備え、半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドが異方性導電ペーストにより電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止されるように半導体基板が前記段差部に装着された構成を有し、高精度の光学特性を有する撮像装置を安価に提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、異方性導電ペーストが導電体として表面に金属メッキが施されかつ直径が２〜２０ミクロンの範囲内にある樹脂ビーズを含有することを特徴とするものであり、レンズホルダに対して半導体基板を光学的に正確な位置および正確な距離に容易に取り付けた撮像装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、異方性導電ペーストが導電体として粒径が２〜２０ミクロンの範囲内にある銅粉またはニッケル粉のいずれかを含有することを特徴とするものであり、電極パッドと電極端子の接続部の電気抵抗をより低いものとすることができ、かつレンズホルダに対して半導体基板を光学的に正確な位置および正確な距離に容易に取り付けた撮像装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、レンズホルダの光学系の光軸と半導体基板上の固体撮像素子の受光面との位置関係を異方性導電ペースト中の導電体によって規制するものであり、極めて正確にレンズとＣＣＤチップの受光面との距離を保持した撮像装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置に関し、半導体基板の底面をレンズホルダの枠体下部周辺枠部の底面よりも外部へ突出させるものであり、本発明に関わる撮像装置を電子機器への実装時に半導体基板の底面を光学的基準面として用いることができる。
【００２０】
本発明の請求項６に記載の発明は、レンズを備えたレンズホルダはレンズホルダの下部周辺枠部に設けられた段差部と段差部の表面に露出している電極端子とを備え、固体撮像素子および周辺回路素子を搭載した半導体基板は周辺上面に電極パッドを備え、半導体基板がレンズホルダの段差部に装着されることにより形成される撮像装置の製造方法であって、異方性導電ペーストにより電極パッドが電極端子に電気的に接続されるとともにレンズホルダと半導体基板とが気密封止されるように半導体基板が段差部に装着される工程を有するものであり、簡単な工程で高精度の光学特性を有する撮像装置を製造することができる。
【００２１】
つぎに本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における撮像装置の構造を、また図２は同じく撮像装置の一部を拡大して示すものであり、図に示すように光学絞り２３とレンズ２４を有するレンズホルダ２５の枠体の下部周辺枠部２６には段差部２７が設けられている。ＣＣＤチップ２８と周辺回路素子２９が搭載された半導体基板３０はレンズホルダ２５の段差部２７に嵌合して接着性を有する異方性導電ペースト３１によって物理的に接合されるとともに、電気的にも接続されている。
【００２２】
図２にその接合状態を拡大して示す。異方性導電ペースト３１は熱硬化性樹脂接着剤３２中に金あるいは銀を表面にコーティングした合成樹脂粒子よりなる導電体（樹脂ビーズ）３３、または銅あるいはニッケル等の金属粒子などよりなる導電体３３を一定量均一に分散させてなるものである。図に示すように、周辺に電極パッド３４が形成された半導体基板３０をレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６に設けられた段差部２７に嵌合させて取り付ける際に、異方性導電ペースト３１を介在させることにより、半導体基板３０をレンズホルダ２５に気密封止すると同時に、半導体基板３０の周辺に形成されている電極パッド３４と段差部２７の下面に露出しているレンズホルダ２５のリード３５の電極端子３６とを導電体３３により電気的に接続させることができる。
【００２３】
本発明の場合、異方性導電ペースト３１を用いて電気接続および撮像装置の気密封止を行っているために、半導体基板３０の電極パッド３４とレンズホルダ２５の電極端子３６間は電気的に接続されているが、図３に示すように、電極パッド３４または電極端子３６同士はそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。
【００２４】
また、半導体基板３０とレンズホルダ２５との間隔は異方性導電ペースト３１中に分散させた導電体３３の粒径を選択することにより、またレンズホルダ２５と半導体基板３０との嵌合接合時の圧力を制御することにより精度よく、また再現性よく決めることができる。また半導体基板３０の保持冶具を調整することによって光学的な位置合わせを連続的に行いながらレンズ２４の光軸とＣＣＤチップ２８の受光面との位置合わせを極めて容易に行うことができる。
【００２５】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の第２の実施の形態について図２を用いて説明する。図２に示すように、本発明に関わる撮像装置は、半導体基板３０をレンズホルダ２５に取り付けた場合、半導体基板３０の底面がレンズホルダ２５の枠体下部周辺枠部２６の底面よりも外部に突き出る構成となっている。したがって本実施の形態によって得られた撮像装置は半導体基板３０の底面が正確にレンズ２４の光軸と合致しているために、撮像装置を各種の電子機器等に搭載する際、半導体基板３０の底面を光学的位置合わせのための基準面として利用することができる。
【００２６】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態である撮像装置の製造方法について、図１および図２を参照しながら説明する。主面に電極配線（図示せず）が形成され、かつ周縁部に電極パッド３４が形成された半導体基板３０の所定の位置にＣＣＤチップ２８、周辺回路素子２９を搭載する。次にＣＣＤチップ２８、周辺回路素子２９と半導体基板上の電極配線とワイヤボンディングする。一方、レンズ２４を取り付けたレンズホルダ２５を準備する。次にレンズホルダ２５の段差部２７に異方性導電ペースト３１を塗布し、半導体基板３０を段差部２７に挿入する。つぎに半導体基板３０に圧力を加えて導電性ペースト３２中の導電体３３が電極パッド３４と電極端子３６とに接するようにし、接着固定する。
【００２７】
本実施の形態における撮像装置の製造方法においては、半導体基板３０をレンズホルダ２５に接着する際、ＣＣＤチップ２８とレンズ２４の光学的位置合わせが容易にできるので、簡単な工程で光学的に精度の高い撮像装置を製造することができる。
【００２８】
【発明の効果】
上記実施の形態より明らかなように本発明によれば、レンズホルダの枠体下部周辺枠部に設けられた段差部に半導体基板をレンズホルダの底部から装着する際に、その段差部の表面に露出して設けられている電極端子と、半導体基板の周辺上面に設けられた電極パッドとを異方性導電ペーストにって電気的に接続するとともにレンズホルダと半導体基板とを気密に封止しているために、極めて精密にかつ容易に光学的位置合わせを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】同撮像装置の一部拡大断面図
【図３】同撮像装置の一部拡大平面透視図
【図４】従来の撮像装置の断面図
【図５】ワンパッケージモジュールタイプの撮像装置の断面図
【図６】同撮像装置の一部拡大断面図
【符号の説明】
２３  光学絞り
２４  レンズ
２５  レンズホルダ
２６  枠体下部周辺枠部
２７  段差部
２８  ＣＣＤチップ（固体撮像素子）
２９  周辺回路素子
３０  半導体基板
３１  異方性導電ペースト
３４  電極パッド
３６  電極端子
【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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