JP2001186420A - 固体撮像素子の実装方法 - Google Patents

固体撮像素子の実装方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実装型のパッケージを採用した固体撮像
素子を回路基板にレンズと共に搭載する。 【解決手段】 開口窓23が設けられた回路基板22を
挟んで固体撮像素子20とレンズユニット25とが装着
される。レンズユニット25には、位置決めピン28が
設けられ、固体撮像素子20及び回路基板22には、位
置決め穴18及び貫通穴24が形成される。位置決めピ
ン28が回路基板22の貫通穴24に通されて固体撮像
素子20の位置決め穴18にはめ込まれることで、回路
基板22に対する固体撮像素子20とレンズユニット2
5との位置決めが成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型のパッ
ケージに半導体チップを納めた固体撮像素子を回路基板
上に装着する実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CCDイメージセンサの如き半導体構成
の固体撮像素子は、センサチップの表面に被写体映像を
写す必要があるため、半導体チップの受光面に対応して
開口部が形成される。このため、固体撮像素子の場合に
は、開口部を形成し易いセラミックパッケージが従来よ
り多く用いられる。
【0003】図4は、セラミックパッケージを用いた従
来の固体撮像素子の構造を示す斜視図である。
【0004】セラミックパッケージ1は、所定の深さの
凹部を有する箱形を成し、この凹部内にセンサチップ2
を収納する。センサチップ2は、シリコン等の半導体基
板上に周知の半導体プロセスによって形成される複数の
受光画素及び各受光画素に発生する情報電荷を転送する
シフトレジスタを有し、セラミックパッケージ1の凹部
の中央部分に装着される。複数のリード3は、予めセラ
ミックパッケージ1に埋め込まれており、外部リードが
セラミックパッケージ1の側面に沿って配置され、内部
リードが凹部内のセンサチップ2の周辺部に配置され
る。これらの複数のリード3の内部リードには、ワイヤ
ボンディングによってセンサチップ2の周辺部に入出力
端子として設けられる電極パッドが接続される。そし
て、透明板4は、ガラスやアクリル樹脂からなり、セラ
ミックパッケージ1上に凹部を塞ぐようにして装着され
る。これにより、センサチップ2が封止され、センサチ
ップ2及びセンサチップ2とリード3とを接続する配線
が保護される。
【0005】図5は、固体撮像素子の実装方法を説明す
る分解斜視図である。
【0006】固体撮像素子10は、図4に示す構造のも
のであり、センサチップ2を収納したセラミックパッケ
ージ1の側面に複数のリード3が配置されている。回路
基板5は、ガラスエポキシ基板等の絶縁材料よりなり、
一面あるいは両面に銅箔により配線パターンが形成され
ている。この回路基板5には、固体撮像素子10のリー
ド3に対応したスルーホール6が形成されており、リー
ド3をスルーホール6へ通して固体撮像素子10が所定
の位置に装着される。そして、回路基板5上には、固体
撮像素子10に対して各種の駆動信号を供給するための
駆動回路及び固体撮像素子10の出力を取り込んで所定
の処理を施すための信号処理回路が設けられ、配線パタ
ーンを介して固体撮像素子10と接続される。
【0007】レンズユニット7は、マウント部8及び鏡
筒部9より構成される。マウント部8は、裏面側に固体
撮像素子10を収納できる凹部を有し、固体撮像素子1
0を被うようにして回路基板5に装着される。鏡筒部9
は、固体撮像素子10の受光面に被写体映像を結像させ
るレンズが取り付けられ、固体撮像素子10の受光面と
対向するマウント部8の表面に取り付けられる。このレ
ンズユニット7は、例えば、凹部の側面を固体撮像素子
10のセラミックパッケージ1の側面に接するようにし
て位置決めが成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】セラミックパッケージ
を用いた固体撮像素子においては、セラミックの加工が
難しく、パッケージ自体が高価なため、素子の組み立て
に要する製造コストが高くなるという問題を有してい
る。また、そのような固体撮像素子を回路基板上にレン
ズユニットと共に実装する場合には、固体撮像素子を被
うようなレンズマウントが必要となるため、レンズユニ
ット部分が回路基板から大きく突出することになり、小
型化の障害となっている。
【0009】そこで本発明は、固体撮像素子の製造コス
トを低減すると共に、その固体撮像素子を回路基板上に
効率よく実装することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、複数の受光画素がマト
リクス状に配列されたセンサチップが表面実装型パッケ
ージに納められた固体撮像素子を光学レンズと共に回路
基板上に装着する実装方法において、回路基板に上記固
体撮像素子のセンサチップの受光面より大きく、パッケ
ージより小さい開口窓を形成し、この開口窓を被って上
記回路基板の一方の面に光学レンズが取り付けられるレ
ンズマウントを装着し、上記開口窓を塞いで上記回路基
板の他方の面に上記固体撮像素子を装着することを特徴
とする。
【0011】これにより、レンズマウントを固定した後
に固体撮像素を回路基板へ接続できるため、回路基板に
対するレンズマウントの位置合わせと、回路基板に対す
る固体撮像素子の位置合わせとを独立して行うことがで
きる。従って、回路基板を基準として固体撮像素子及び
レンズマウントの位置合わせが容易になる。また、レン
ズマウントは固体撮像素子を被うように装着する必要が
ないため、回路基板からの突出は少なくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の固体撮像素子の
構造を示す分解斜視図である。
【0013】センサチップ11は、シリコン基板上に周
知の半導体プロセスによって複数の受光画素及びシフト
レジスタが形成されたものであり、複数の受光画素がマ
トリクス状に配列された受光面12を有する。底部材1
3は、ガラスエポキシ基板等の絶縁材料からなり、一方
の面の中央部分にセンサチップ11が装着される。ま
た、センサチップ11の装着位置の周辺部から側辺部ま
で延在する複数のリード14が銅箔等の導電材料によっ
て形成される。この複数のリード14は、中央部側の端
部がセンサチップ11の周辺部分に入出力端子として形
成される電極パッドとワイヤボンディングにより接続さ
れる。また、底部材13の対向する2辺の内側には、一
対の位置決め穴15が形成される。枠部材16は、底部
材13と同一材料で同一の大きさに形成され、中央部に
センサチップ11を納める凹部を形成するための開口部
17が形成される。この枠部材16の対向する2辺の内
側にも、底部材13と同様に位置決め穴18が形成され
ている。この底部材13が、枠部材16上に貼り合わせ
られ、底部材13と枠部材16の開口部17とで凹部が
形成される。また、底部材13と枠部材16とが貼り合
わせられた後、それらの側面には、図1に破線で示すよ
うに、リード14に接続される電極が形成される。これ
により、表面実装型のパッケージが形成される。尚、底
部材13と枠部材16との貼り合わせは、底部材13に
センサチップ11を装着するよりも先に行い、底部材1
3の位置決め穴15及び枠部材16の位置決め穴18の
形成は、底部材13と枠部材16とを貼り合わせた後に
同時に行うようにする。透明板19は、アクリル樹脂等
の可視光に対して透明な材料からなり、枠部材16の開
口部17の対向する2辺に跨るようにして枠部材16の
表面に装着される。この透明板19は、一方の辺の長さ
が、開口部17の一方の対向する2辺の幅より長く形成
され、且つ、他方の辺の長さが、開口部17の他方の対
向する2辺の幅より短く形成される。これにより、透明
板19を開口部17の対向する2辺の間に跨るように装
着すると、開口部17の一部を開けたままとなる。ここ
で、透明板19は、少なくともセンサチップ11の受光
面12を被うようにして装着される。そして、センサチ
ップ11と透明板19との間には、透明板19と屈折率
がほぼ同一の透明樹脂が充填され、センサチップ11及
び配線が保護される。
【0014】ここで、センサチップ11と透明板19と
の間に充填される透明樹脂は、実際の製造工程では、セ
ンサチップ11を底部材13に装着した直後に枠部材1
6の開口部17で形成される凹部を埋めるように充填さ
れる。そして、透明樹脂が硬化する前に開口部17の対
向する2辺の間に跨るようにして装着される。これによ
り、充填される透明樹脂が多かった場合には、開口部1
7の透明板19で被われていない部分で盛り上がるた
め、透明板19の浮き上がりは生じない。逆に、充填さ
れる透明樹脂が少なかった場合には、開口部17の透明
板19で被われていない部分でへこみが生じるため、セ
ンサチップ11の受光面12と透明板19との間に気泡
が混入することはない。
【0015】このような固体撮像素子によれば、表面実
装型のパッケージを加工が容易で安価な材料により構成
することができるため、セラミックパッケージを使用し
た場合に比べて、製造コストを大幅に削減することがで
きる。また、センサチップ11の受光面12を保護する
透明板19を枠部材16の開口部17の一部を開けて装
着することで、センサチップ11と透明板19の間に充
填する透明樹脂の充填量の制御が容易になり、製造工程
の作業効率を向上できる。
【0016】ところで、このような表面実装型のパッケ
ージを採用した固体撮像素子の場合、回路基板あるいは
光学系との位置合わせが難しくなる。即ち、表面実装型
のパッケージでは、固体撮像素子を被ってレンズユニッ
トを装着した後に固体撮像素子と回路基板との接続が不
可能なため、予め固体撮像素子を回路基板上の配線に半
田付けによって接続した上でレンズユニットを装着しな
ければならない。しかしながら、表面実装型のパッケー
ジは、そのパッケージの周辺部分に半田付けによる凹凸
が生じるため、パッケージの側面を基準としてレンズユ
ニットの位置決めを行うことができない。
【0017】図2は、図1に示すような表面実装型のパ
ッケージを用いた固体撮像素子の実装方法を説明する分
解斜視図で、図3は、回路基板上に固体撮像素子及びレ
ンズユニットを実装したときの断面図である。
【0018】固体撮像素子20は、図1に示す構造のも
のであり、底部材13及び枠部材16により構成される
パッケージの側面に、リード14に接続される複数の電
極21が形成されている。回路基板22は、ガラスエポ
キシ基板等の絶縁材料よりなり、一面あるいは両面に銅
箔により配線パターンが形成され、これらの配線パター
ンを介して、固体撮像素子20を駆動する駆動回路や固
体撮像素子20の出力を取り込む信号処理回路等が接続
される。この回路基板22には、固体撮像素子20の受
光面に対応した開口窓23が設けられており、この開口
窓23に透明板19を納めるようにして固体撮像素子2
0が装着される。即ち、固体撮像素子20は、回路基板
22の開口窓23を通して被写体映像を受けるように、
受光面を回路基板22側に向けて装着される。また、回
路基板22には、開口窓23の両側に固体撮像素子20
の位置決め穴18に対応する貫通穴24が設けられる。
レンズユニット25は、マウント部26及び鏡筒部27
より構成される。マウント部26は、裏面側に回路基板
22の貫通穴24に対応する位置決めピン28が設けら
れ、この位置決めピン28を貫通穴24に通して、固体
撮像素子20が装着される面とは反対の面に開口窓23
を被うように装着される。このとき、位置決めピン28
は、回路基板22の裏側まで突出され、この突出部分に
固体撮像素子20の位置決め穴18がはめ込まれる。鏡
筒部27は、固体撮像素子20のセンサチップ11の受
光面12に被写体映像を結像させるレンズ28が取り付
けられ、マウント部26の固体撮像素子20に対向する
部分取り付けられる。
【0019】このレンズユニット25は、回路基板22
の開口窓23を被えばよく、固体撮像素子20を収納す
る必要はないため、図5に示すレンズユニット7に比べ
て小さく形成することができる。また、レンズユニット
25を装着した後でも、固体撮像素子20が露出してい
るため、レンズユニット25に対する固体撮像素子20
の位置を決定した後に固体撮像素子20を回路基板22
の配線パターンに半田付けして固定できる。従って、回
路基板22に対する固体撮像素子20及びレンズユニッ
ト25の位置決めが容易になる。
【0020】以上の実施例においては、固体撮像素子2
0及び回路基板24に位置決め穴15、18及び貫通穴
24を設けた場合を例示したが、これらの穴15、18
及び24は、レンズユニット25の位置決めピン28に
対応する切り欠きであってもよい。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、表面実装型のパッケー
ジを採用した固体撮像素子を回路基板上に実装する際
に、回路基板に対する固体撮像素子及びレンズユニット
の位置決めが容易になり、組み立て行程の簡略化が望め
る。さらに、レンズユニット自体を小さくすることがで
きるため、回路基板からの大きな突出がなくなり、小型
化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像素子の構造を示す分解斜視図
である。
【図2】本発明の固体撮像素子の実装方法を説明する分
解斜視図である。
【図3】本発明の固体撮像素子の実装方法を説明する断
面図である。
【図4】従来の固体撮像素子の構造を示す斜視図であ
る。
【図5】従来の固体撮像素子の実装方法を説明する分解
斜視図である。
【符号の説明】
1:パッケージ 2、11:センサチップ 3、14:リード 4、19:透明板 5、22:回路基板 6:スルーホール 7、25:レンズユニット 8、26:マウント部 9、27:鏡筒部 12:受光面 13:底部材 15、18:位置決め穴 16:枠部材 17:開口部 20:固体撮像素子 21:電極 23:開口窓 24:貫通穴 28:位置決めピン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の受光画素がマトリクス状に配列さ
    れたセンサチップが表面実装型パッケージに納められた
    固体撮像素子を光学レンズと共に回路基板上に装着する
    実装方法において、回路基板に上記固体撮像素子のセン
    サチップの受光面より大きく、パッケージより小さい開
    口窓を形成し、この開口窓を被って上記回路基板の一方
    の面に光学レンズが取り付けられるレンズマウントを装
    着し、上記開口部を塞いで上記回路基板の他方の面に上
    記固体撮像素子を装着することを特徴とする固体撮像素
    子の実装方法。
  2. 【請求項2】 上記回路基板の開口窓の近傍に一対の貫
    通穴を形成し、この一対の貫通穴に対応して、上記レン
    ズマウントの上記回路基板と接する面に一対の位置決め
    ピンを形成すると共に上記固体撮像素子のパッケージの
    周辺領域に一対の位置決め穴を形成し、上記レンズマウ
    ントの位置決めピンを上記回路基板の貫通穴に通して上
    記回路基板に対する上記レンズマウントの位置を決定
    し、上記回路基板の他方の面に突出する上記レンズマウ
    ントの位置決めピンを上記固体撮像素子の位置決め穴に
    通して上記回路基板に対する上記固体撮像素子の位置を
    決定することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子
    の実装方法。
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