JP2002124654A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP2002124654A JP2000313248A JP2000313248A JP2002124654A JP 2002124654 A JP2002124654 A JP 2002124654A JP 2000313248 A JP2000313248 A JP 2000313248A JP 2000313248 A JP2000313248 A JP 2000313248A JP 2002124654 A JP2002124654 A JP 2002124654A
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flexible wiring
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Koji Shinomiya
巧治 篠宮
Yasuyuki Endo
康行 遠藤
Shinsuke Igarashi
晋祐 五十嵐
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Mitsubishi Electric Corp
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Seiko Precision Inc
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレキシブル配線板に実装された固体撮像装
置において、固体撮像素子とフレキシブル配線板の間を
埋めるためのアンダーフィルが、マイクロレンズ領域に
達さないようにする。 【解決手段】 固体撮像素子上に形成されたマイクロレ
ンズ領域端部とフレキシブル配線板の開口端部との距離
を、フレキシブル配線板と固体撮像素子との間隔の２．
５倍以上かつ１０倍以下とする、あるいは、堤防部、溝
部、段差部を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像素子と
光学レンズとを備えた固体撮像装置に関し、さらに詳し
くは、装置の小型化に適した小容積かつ高性能な固体撮
像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像装置は、装置全体の薄型
化・小型化を実現するため、例えば図６に示すような構
造が採られている。この図６において、１はポリイミド
等のフィルム材料を使ったフレキシブル配線板（以下Ｆ
ＰＣと略す）で、ここでは折り曲げた状態を示してい
る。また１３は光学レンズ６および光学フィルタ７を保
持する筐体、８は外部から光を取り込む絞り部である。
４は固定台座で光学フィルタ７を保持しつつ、ＦＰＣ１
に接着固定されている。また５は固定キャップで光学レ
ンズ６を保持しつつ、固定台座４とピント補正のため可
動状態で設置されている。この固定台座４と固定キャッ
プ５は絞り部８から入ってくる光が光学フィルタ７を通
して固体撮像素子９上に焦点をむすぶように調整するた
めに、可動状態にされている。またこの時にＦＰＣ１に
は光学レンズ６から入射される光を受けるために開口部
１４が設けられる。図６においては、例えば画像信号処
理チップ等のＩＣ部品１０が、固体撮像素子９と同様に
フリップチップ接続されている構成を示す。また、例え
ば抵抗やコンデンサ等のチップ部品１２が実装されてい
る構成を具体例として示している。
【０００３】次に固体撮像装置としての動作について説
明する。図６において絞り８を通った光は光学レンズ６
を通り、さらに光学フィルタ７を通って固体撮像素子９
の撮像領域に照射され結像する。結像された映像情報
は、固体撮像素子９で電気信号に変換されフリップチッ
プ電極接続部１１を介してＦＰＣ１に電気的に接続さ
れ、該ＦＰＣ１のプリント配線を通って信号処理チップ
１０やＦＰＣ一体の接続端子に電気的に接続される。
【０００４】ここで、図６において破線で示すフリップ
チップ電極接続部１１の部分を、さらに拡大した断面図
を図７に示す。図６では記載されていないが、フリップ
チップ電極接続部１１の周囲は３１のアンダーフィルと
呼ばれるエポキシ樹脂などを主成分とする液状の接着剤
を流し込こみ、アンダーフィル３１を硬化させてフリッ
プチップ電極接続部１１の電気的接続部分を機械的に補
強している構造を採っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置は
以上のように構成されているので、固体撮像素子９とＦ
ＰＣ１との電気的接続にフリップチップ電極接続部１１
が設置され、その周囲はアンダーフィル３１が必要であ
った。
【０００６】このアンダーフィル３１をフリップチップ
電極接続部１１の周囲に流し込こみ、フリップチップ電
極接続部１１とＦＰＣ１のランド（接続端子）、フリッ
プチップ電極接続部１１と固体撮像素子９のパッド（接
続端子）、これらの電気的接続部分を機械的に補強する
ため、アンダーフィル３１はＦＰＣ１とフリップチップ
電極接続部１１と固体撮像素子９に密着させることが重
要で、３１のアンダーフィルを低粘度の液状にして多量
に流し込むことが行われる。このような製造工程を採る
必要があるため、３２で示すブリードと呼ばれるアンダ
ーフィル３１のはみ出しが発生する。
【０００７】一方、固体撮像素子９はフォトダイオード
やトランジスタで構成された撮像領域２１を持ち、絞り
８、レンズ６、光学フィルタ７を介して被写体の撮像光
線がこれらを透過し、さらにマイクロレンズ２３とカラ
ーフィルタ２２を透過して撮像領域２１を構成する夫々
の画素のフォトダイオードに結像される。
【０００８】ここで、前記アンダーフィル３１が前記マ
イクロレンズ２３に接触しブリード３２が形成される
と、マイクロレンズ２３の形状によりマイクロレンズの
領域特有の縦横に碁盤の目のように展開されたＶ字形を
した谷間を伝わって、前記ブリード３２のアンダーフィ
ルの溶剤が毛管現象によって広大な面積に広がるため、
前期撮像領域２１のところまで到達してしまう。このた
め、前記マイクロレンズ２３の光学特性が前記アンダー
フィル３１の溶剤によって乱されるため、前記画素領域
２１のフォトダイオードに集光できなくなり、撮像感度
の低下が発生してしまう問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る固体撮像
装置は、フレキシブル配線板の片面側に固体撮像素子、
他の面側に光学レンズとを備えたもので、固体撮像素子
はフレキシブル配線板とフリップチップ接続されている
もので、フレキシブル配線板に開口部を設け、固体撮像
素子の撮像領域に上記開口部を通過した入射光が結像す
るよう構成した固体撮像装置において、固体撮像素子上
に形成されたマイクロレンズ領域端部とフレキシブル配
線板の開口端部との距離を、フレキシブル配線板と固体
撮像素子との間隔の２．５倍以上かつ１０倍以下とした
ものである。
【００１０】さらに、この発明に係る固体撮像装置は、
フレキシブル配線板の片面側に固体撮像素子、他の面側
に光学レンズとを備えたもので、固体撮像素子はフレキ
シブル配線板とフリップチップ接続されているもので、
フレキシブル配線板に開口部を設け、固体撮像素子の撮
像領域に上記開口部を通過した入射光が結像するよう構
成した固体撮像装置において、固体撮像素子に形成され
たマイクロレンズ領域端部とフレキシブル配線板の開口
端部との間において、固体撮像素子上に堤防部を設けて
構成したものである。
【００１１】この発明に係る固体撮像装置は、フレキシ
ブル配線板の片面側に固体撮像素子、他の面側に光学レ
ンズとを備えたもので、固体撮像素子はフレキシブル配
線板とフリップチップ接続されているもので、フレキシ
ブル配線板に開口部を設け、固体撮像素子の撮像領域に
上記開口部を通過した入射光が結像するよう構成した固
体撮像装置において、固体撮像素子に形成されたマイク
ロレンズ領域端部とフレキシブル配線板の開口端部との
間において、固体撮像素子上に溝部を設けて構成したも
のである。
【００１２】この発明に係る固体撮像装置は、フレキシ
ブル配線板の片面側に固体撮像素子、他の面側に光学レ
ンズとを備えたもので、固体撮像素子はフレキシブル配
線板とフリップチップ接続されているもので、フレキシ
ブル配線板に開口部を設け、固体撮像素子の撮像領域に
上記開口部を通過した入射光が結像するよう構成した固
体撮像装置において、固体撮像素子に形成されたマイク
ロレンズ領域端部とフレキシブル配線板の開口端部との
間において、固体撮像素子上に段差部を設けて構成した
ものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】実施の形態１.以下、この発明の
実施の形態１を図によって説明する。図１はこの発明に
おける固体撮像装置のフリップチップ電極接続部１１の
部分を拡大した断面図を示す。ここで１はポリイミド等
のフィルム材料を使ったフレキシブル配線板（以下ＦＰ
Ｃと略す）で、これに穴を開けて開口部１４を作り、固
体撮像素子９のマイクロレンズ２３とカラーフィルタ２
２を介して撮像領域２１に光が当たり結像できるように
構成する。また、ここで１ａはＦＰＣ１の開口端部であ
り、さらに２３ａはマイクロレンズ２３の端部を示す。
【００１４】一方、フリップチップ電極接続部１１の周
囲は３１のアンダーフィルと呼ばれるエポキシ樹脂など
を主成分とする液状の接着剤を流し込こみ、アンダーフ
ィル３１を硬化させてフリップチップ電極接続部１１の
銀ペースト等で構成される導電性接着剤による電気的接
続部分を機械的に補強する構造を採っている。
【００１５】ここで、本発明者はＦＰＣ１の開口端部１
ａとマイクロレンズ２３の端部２３ａとの距離を種々の
実験により検討し、ブリード３２の裾野（フィレット）
を構成するアンダーフィル３１の溶剤がマイクロレンズ
２３の領域に接触しないように構成する条件を見出し
た。このことで、ブリード３２のアンダーフィルの溶剤
が毛管現象によって広大な面積に広がることを阻止で
き、すなわち撮像領域２１のところまで到達することが
なくなり、マイクロレンズ２３の光学特性が前記アンダ
ーフィル３１の溶剤によって乱されることがないため、
画素領域２１のフォトダイオードに集光でき、撮像感度
の低下を防止することができる。
【００１６】すなわち、ブリード３２のアンダーフィル
の大きさは、ＦＰＣ１と固体撮像素子９との間のすきま
の間隔に比例し、およそすきまの間隔の２．５倍以上の
距離をもって、ＦＰＣ開口端部１ａとマイクロレンズ領
域端部２３ａを離しておけば、マイクロレンズ領域にア
ンダーフィル３１が達することはないことを見出した。
また、通常ＦＰＣ１と固体撮像素子９との間のすきまは
数十μｍであり、このようなすきまを必要かつ十分に埋
めることのできるような流動特性をもった樹脂であれ
ば、上記のようにＦＰＣ１と固体撮像素子９との間のす
きまの２．５倍以上の距離があればマイクロレンズ領域
にアンダーフィル３１が達することはないことを見出し
た。
【００１７】具体的には、ＦＰＣ１と固体撮像素子９と
の間の平均すきまが５０μｍであった場合、ＦＰＣ開口
端部１ａとマイクロレンズ領域端部２３ａの間隔は１２
５μｍ以上あればよい。
【００１８】しかしながら、この間隔をあまり大きく取
ることは撮像領域を狭めることになり、実用的ではな
い。好適にはＦＰＣ１と固体撮像素子９との間のすきま
の１０倍以下とするのが実用的である。具体的には、Ｆ
ＰＣ１と固体撮像素子９との間の平均すきまが５０μｍ
であった場合、ＦＰＣ開口端部１ａとマイクロレンズ領
域端部２３ａの間隔は５００μｍ以下とするのがよい。
【００１９】なお、図１ではカラーフィルタ２２の領域
の端とマイクロレンズ２３の領域の端２３ａとを揃え
て、段差部を付けて構成したものを示している。この様
に段差部を設けることによっても、ブリード３２の裾野
（フィレット）の先端が伸びても、前記段差部により少
量の溶剤であればマイクロレンズ２３の領域への流れ込
みを阻止することができる。
【００２０】実施の形態２.以下、この発明の実施の形
態２を図によって説明する。図２はこの発明における固
体撮像装置のフリップチップ電極接続部１１の部分を拡
大した断面図を示す。これは図１ではカラーフィルタ２
２の端部とマイクロレンズ領域端部２３ａとを揃えて、
段差部を付けて構成したものを示しているが、図２はＦ
ＰＣ開口端部１ａとマイクロレンズ領域端部２３ａの距
離を、ＦＰＣ１と固体撮像素子９との間のすきまの２．
５倍以上になるように設計したものを示している。ここ
で、ブリード３２の裾野（フィレット）を構成するアン
ダーフィル３１の溶剤がマイクロレンズ２３の領域に接
触しないように構成することで、ブリード３２のアンダ
ーフィルの溶剤が毛管現象によって広大な面積に広がる
ことを阻止できるので、撮像領域２１のところまで到達
することがなくなり、マイクロレンズ２３の光学特性が
前記アンダーフィル３１の溶剤によって乱されることが
ないため、画素領域２１のフォトダイオードに集光で
き、撮像感度の低下を防止することができる。
【００２１】実施の形態３.以下、この発明の実施の形
態３を図によって説明する。図３はこの発明における固
体撮像装置のフリップチップ電極接続部１１の部分を拡
大した断面図を示す。ここで４１は固体撮像素子上に構
成した堤防部を示している。堤防部４１はＦＰＣ開口端
部１ａとマイクロレンズ領域端部２３ａの間に設置され
ていてアンダーフィル３１のブリード３２の裾野（フィ
レット）からの溶剤の流れを止めている。これによりア
ンダーフィル３１の溶剤が毛管現象によって広大な面積
に広がることを阻止できるので、撮像領域２１のところ
まで到達することがなくなり、マイクロレンズ２３の光
学特性が前記アンダーフィル３１の溶剤によって乱され
ることがないため、画素領域２１のフォトダイオードに
集光でき、撮像感度の低下を防止することができる。
【００２２】堤防部４１はカラーフィルタ２２と同じ材
料で作り込むのが容易であるが、固体撮像素子上に構成
できるアルミ等の配線材料や樹脂等の材料を使っても良
い。
【００２３】実施の形態４.以下、この発明の実施の形
態４を図によって説明する。図４はこの発明における固
体撮像装置のフリップチップ電極接続部１１の部分を拡
大した断面図を示す。ここで４２は固体撮像素子上に構
成した溝部である。溝部４２はＦＰＣ開口端部１ａとマ
イクロレンズ領域端部２３ａの間に設置してアンダーフ
ィル３１のブリード３２の裾野（フィレット）からの溶
剤の流れを止めている。これによりアンダーフィル３１
の溶剤が毛管現象によって広大な面積に広がることを阻
止できるので、撮像領域２１のところまで到達すること
がなくなり、マイクロレンズ２３の光学特性が前記アン
ダーフィル３１の溶剤によって乱されることがないた
め、画素領域２１のフォトダイオードに集光でき、撮像
感度の低下を防止することができる。
【００２４】溝部４２はカラーフィルタ２２と同じ材料
で作り込むのが容易であるが、固体撮像素子上に構成で
きるアルミ等の配線材料や樹脂等の材料を使っても良
い。
【００２５】次に、この発明の実施の形態５を図によっ
て説明する。図５はこの発明における固体撮像装置のフ
リップチップ電極接続部１１の部分を拡大した断面図を
示す。ここで４３はＦＰＣ開口端部１ａ周辺に設けられ
た土手部を示している。この土手部４３によりアンダー
フィル３１のブリード３２の裾野（フィレット）からの
溶剤の流れを止めている。これによりアンダーフィル３
１の溶剤が毛管現象によって広大な面積に広がることを
阻止できるので、撮像領域２１のところまで到達するこ
とがなくなり、マイクロレンズ２３の光学特性が前記ア
ンダーフィル３１の溶剤によって乱されることがないた
め、画素領域２１のフォトダイオードに集光でき、撮像
感度の低下を防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この発明における固体撮
像装置は、アンダーフィル３１のブリード３２が形成さ
れ、その裾野（フィレット）からアンダーフィルの溶剤
が流れ出てもマイクロレンズ２３に接触させない構造と
したので、マイクロレンズ２３の領域に毛管現象によっ
て前記溶剤が流れなくすることができ、マイクロレンズ
２３の光学特性が前記アンダーフィル３１の溶剤によっ
て乱されることがないため、撮像領域２１のフォトダイ
オードに集光できるため、撮像感度の低下を防止するこ
とができる。
【００２７】従って、フレキシブル配線板の片面側には
固体撮像素子が設置され、他の面側には筐体に保持され
た光学レンズが設置され、前記固体撮像素子をフリップ
チップボンドして前記フレキシブル配線板と接続して構
成した固体撮像装置において、アンダーフィルを大量に
流し込むことができるので、固体撮像素子のフリップチ
ップ電極接続の部分を固定して強固に維持でき、また接
続状態を良好に維持でき、さらに安定に製造でき、信頼
性の高い小型化に適した小容積かつ高性能な固体撮像装
置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による固体撮像装置
の断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による固体撮像装置
の断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による固体撮像装置
の断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４による固体撮像装置
の断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態５による固体撮像装置
の断面図である。
【図６】 従来の固体撮像装置の断面図である。
【図７】 従来の固体撮像装置の部分拡大図である。
【符号の説明】
１ フレキシブル配線板（ＦＰＣ）、１ａ ＦＰＣ開口
端部、４ 固定台座、５ 固定キャップ、６ 光学レン
ズ、７ 光学フィルタ、８ 絞り部、９ 固体撮像素
子、１０ ＩＣ部品、１１ フリップチップ電極接続
部、１２ チップ部品、１３ 筐体、１４ 開口部、２
１ 撮像領域、２２ カラーフィルタ、２３マイクロレ
ンズ、２３ａ マイクロレンズ領域端部、３１ アンダ
ーフィル、３２ ブリード、４１ 堤防部、４２ 溝
部、４３ 土手部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 康行 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 五十嵐 晋祐 千葉県習志野市茜浜一丁目１番１号 セイ コープレシジョン株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 GD03 GD04 HA23 HA27 5C024 EX24 EX25 EX43 EX51

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フレキシブル配線板の片面側には固体撮
    像素子が設置され、他の面側には筐体に保持された光学
    レンズが設置され、前記固体撮像素子はフリップチップ
    ボンドにより前記フレキシブル配線板と接続された構成
    の固体撮像装置において、前記固体撮像素子上に形成さ
    れたマイクロレンズ領域端部と前記フレキシブル配線板
    の開口端部との間の距離を、前記フレキシブル配線板と
    前記固体撮像素子との間隔の２．５倍以上かつ１０倍以
    下とすることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項２】 フレキシブル配線板の片面側には固体撮
    像素子が設置され、他の面側には筐体に保持された光学
    レンズが設置され、前記固体撮像素子はフリップチップ
    ボンドにより前記フレキシブル配線板と接続された構成
    の固体撮像装置において、前記固体撮像素子上に形成さ
    れたマイクロレンズ領域端部と前記フレキシブル配線板
    の開口端部との間において、前記固体撮像素子上に堤防
    部を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項３】 フレキシブル配線板の片面側には固体撮
    像素子が設置され、他の面側には筐体に保持された光学
    レンズが設置され、前記固体撮像素子はフリップチップ
    ボンドにより前記フレキシブル配線板と接続された構成
    の固体撮像装置において、前記固体撮像素子上に形成さ
    れたマイクロレンズ領域端部と前記フレキシブル配線板
    の開口端部との間において、前記固体撮像素子上に溝部
    を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 フレキシブル配線板の片面側には固体撮
    像素子が設置され、他の面側には筐体に保持された光学
    レンズが設置され、前記固体撮像素子はフリップチップ
    ボンドにより前記フレキシブル配線板と接続された構成
    の固体撮像装置において、前記固体撮像素子上に形成さ
    れたマイクロレンズ領域端部と前記フレキシブル配線板
    の開口端部との間において、前記固体撮像上に段差部を
    設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  5. 【請求項５】 フレキシブル配線板の片面側には固体撮
    像素子が設置され、他の面側には筐体に保持された光学
    レンズが設置され、前記固体撮像素子はフリップチップ
    ボンドにより前記フレキシブル配線板と接続された構成
    の固体撮像装置において、前記フレキシブル配線板の開
    口部周辺に土手部を設けたことを特徴とする固体撮像装
    置。
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