JP2011097294A - Imaging apparatus and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置および撮像装置の製造方法に関し、特にウェハレベルチップサイズパッケージ技術を用いて作成され、照明部を有する撮像装置および前記撮像装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a manufacturing method of the imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus that is created using a wafer level chip size package technique and has an illumination unit, and a manufacturing method of the imaging apparatus.
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を有する撮像装置を具備した電子内視鏡、カメラ付き携帯電話、およびデジタルカメラ等が普及している。撮像装置は、固体撮像素子と、固体撮像素子の受光部に被写体の光学像を入光させるレンズを具備する撮像光学系等と、から主要部が構成されている。 Electronic endoscopes equipped with an imaging device having a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS, a mobile phone with a camera, and a digital camera are widely used. The imaging apparatus includes a solid-state imaging device and an imaging optical system that includes a lens that allows an optical image of a subject to enter the light-receiving unit of the solid-state imaging device.
撮像装置を小型化し大量生産するために、ウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＣＳＰ）法を用いた撮像装置の製造方法が知られている。例えば、特開２００３−２０４０５３号公報には、ＣＣＤが作成された半導体ウエハとレンズ等を有する基板とを接合後に、切断することで個片化し、個々の撮像装置を得る方法が開示されている。 In order to downsize and mass-produce an imaging device, a manufacturing method of an imaging device using a wafer level chip size package (WCSP) method is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-204053 discloses a method of obtaining individual imaging devices by bonding a semiconductor wafer on which a CCD is formed and a substrate having a lens or the like and then cutting them into individual pieces. .
ここで、内視鏡等のように外光のない環境で被写体を撮像するには照明部が不可欠である。照明部として発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることができるが、小型の撮像装置においては、ＬＥＤを撮像素子と近接して配置すると、ＬＥＤが発生する熱により撮像素子の動作が不安定化することがあった。 Here, an illumination unit is indispensable for capturing an image of a subject in an environment without external light such as an endoscope. A light emitting diode (LED) or the like can be used as the illumination unit. However, in a small imaging device, if the LED is arranged close to the imaging device, the operation of the imaging device becomes unstable due to heat generated by the LED. was there.
本発明は、照明部を有し、撮像素子の動作が安定した小型の撮像装置、および前記撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a small-sized imaging device having an illumination unit and stable operation of an imaging device, and a method for manufacturing the imaging device.
上記目的を達成すべく、本発明の実施の形態の撮像素子は、撮像素子と、発光素子と、レンズと、を有する撮像装置であって、前記発光素子と、前記発光素子が発生する熱を側壁面まで伝熱する伝熱部と、を有する発光素子基板部と、スペーサを有するスペーサ基板部と、前記レンズを有するレンズ基板部と、を具備し、前記発光素子基板部と前記レンズ基板部とが前記スペーサ基板部を介して接合されており、少なくとも前記発光素子基板部と前記スペーサ基板部とにより、前記側壁面に面状の放熱部が形成されている。 In order to achieve the above object, an imaging device according to an embodiment of the present invention is an imaging device having an imaging device, a light emitting device, and a lens, and the heat generated by the light emitting device and the light emitting device. A light-emitting element substrate portion having a heat transfer portion that transfers heat to the side wall surface, a spacer substrate portion having a spacer, and a lens substrate portion having the lens, and the light-emitting element substrate portion and the lens substrate portion. Are joined via the spacer substrate portion, and at least the light emitting element substrate portion and the spacer substrate portion form a planar heat radiation portion on the side wall surface.
また、本発明の別の実施の形態の撮像装置の製造方法は、撮像素子と発光素子とレンズとを有する撮像装置の製造方法であって、複数の発光素子と、それぞれの前記発光素子が発生する熱を伝熱するための複数の伝熱部と、前記伝熱部と接続された放熱部の一部を構成する発光素子基板放熱部と、が格子状に配置された発光素子基板を作成する発光素子基板作成工程と、複数の第１スペーサと、前記放熱部の一部を構成する第１スペーサ基板放熱部と、が前記格子状に配置された第１スペーサ基板を作成する第１スペーサ基板作成工程と、複数の前記レンズが前記格子状に配置されたレンズ基板を作成するレンズ基板作成工程と、前記発光素子基板と前記レンズ基板とを、前記第１スペーサ基板を介して接合し、接合基板を作成する接合工程と、前記接合基板を切断し、それぞれの撮像装置に個片化する個片化工程と、を具備し、前記接合基板を切断した切断面の少なくとも一部が、前記放熱部の切断面である。 An imaging device manufacturing method according to another embodiment of the present invention is an imaging device manufacturing method including an imaging element, a light emitting element, and a lens, and a plurality of light emitting elements and each of the light emitting elements are generated. A light-emitting element substrate in which a plurality of heat transfer parts for transferring heat to be transferred and a light-emitting element substrate heat-dissipating part constituting a part of the heat-dissipating part connected to the heat transfer part is formed in a lattice shape A first spacer that creates a first spacer substrate in which a light emitting element substrate forming step, a plurality of first spacers, and a first spacer substrate heat dissipating part that constitutes a part of the heat dissipating part are arranged in a lattice shape A substrate creating step, a lens substrate creating step for creating a lens substrate in which a plurality of the lenses are arranged in a lattice shape, and the light emitting element substrate and the lens substrate are joined via the first spacer substrate, Bonding process for creating bonded substrates And cutting the bonded substrates, each of the singulation step of singulating the imaging device, the comprising at least a portion of the cut surface obtained by cutting the bonding substrate is a cut surface of the heat radiating portion.
本発明によれば照明部を有し、撮像素子の動作が安定した小型の撮像装置、および前記撮像装置の製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can provide the small imaging device which has an illumination part, and the operation | movement of the imaging device was stabilized, and the manufacturing method of the said imaging device.
＜第１の実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法について説明する。最初に本実施の形態の撮像装置１の構造について説明する。図１および図２に示すように撮像装置１は、外形が四角柱状であり、後述するようにＷＣＳＰ法により複数の基板部が接合されている。撮像装置１は小型であるにも関わらず、撮像光学系だけでなく、照明光学系を具備する。すなわち、撮像装置１は、撮像素子であるＣＣＤ１１とレンズ５１、７１とからなる撮像素子の撮像光学系と、発光素子であるＬＥＤ３１Ａとレンズ７２Ａとからなる発光素子の照明光学系Ａと、ＬＥＤ３１Ｂとレンズ７２Ｂとからなる照明光学Ｂとを有する。
<First Embodiment>
Hereinafter, an
なお、以下、ＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂのそれぞれをいうときは、符号末尾のＡ、Ｂを削除して、ＬＥＤ３１といい、他の構成要素についても同様とする。また以下の図は説明のための模式図であり、厚さ方向の縮尺も構成要素により異なっている。すなわち、厚く図示されている基板等が薄く図示されている基板よりも厚いとは限らない。
Hereinafter, when referring to each of the
図１に示すように、撮像装置１の上面のレンズＢ基板部７０の中央部には撮像光学系のレンズ７１が配置されている。一方、照明光学系Ａのレンズ７２Ａと照明光学系Ｂの７２ＢとはレンズＢ基板部７０の周辺部に対向するように配置されている。すなわち、複数の照明光学系が、中央部に配置された撮像光学系の外周部の外側に、対向するように配置されている。
As shown in FIG. 1, a
撮像装置１は、撮像素子基板（以下「ＣＣＤ基板」ともいう）部１０と、スペーサＡ基板部２０と、発光素子基板（以下「ＣＣＤ基板」ともいう）部３０と、スペーサＢ基板部４０と、レンズＡ基板部５０、スペーサＣ基板部６０と、レンズＢ基板部７０と、が順に接合されている。そして撮像装置１は側面部にＬＥＤ３１Ａ、ＬＥＤ３１Ｂの発生する熱を放熱する面状の放熱部８０Ａ、８０Ｂを有する。
The
次に、図２を用いて撮像装置１の詳細な構造について説明する。ＣＣＤ基板部１０はＣＣＤ１１を有する。ＣＣＤ１１は貫通配線１３を介して背面の接続端子１２と接続されている。貫通配線１３はＣＣＤ基板部１０の貫通孔に導電材料が充填された構造を有する。
Next, the detailed structure of the
スペーサＡ基板部２０は撮像光学系の光路に相当する円筒形領域が空洞部２１となっている。スペーサ基板部は、前後の基板部の光軸方向の間隔を所定寸法に定める。
The spacer
ＬＥＤ基板部３０は、例えば白色光源であるＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂを有するとともに、撮像光学系の光路に相当する領域が空洞部３３となっている。ＬＥＤ基板部３０はさらに、ＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂが発生する熱を撮像装置１の側壁面まで伝熱する伝熱部３２Ａ、３２Ｂを有する。ＬＥＤ３１Ａ、ＬＥＤ３１Ｂは、それぞれ貫通配線３４Ａ、３４Ｂを介して背面のそれぞれの接続端子３７Ａ、３７Ｂと接続されている。貫通配線３４はＣＣＤ基板部１０、スペーサＡ基板部２０、ＬＥＤ基板部３０の貫通孔に導電材料が充填された構造を有する。
The
スペーサＢ基板部４０は、撮像光学系の光路に相当する円筒形領域が空洞部４１となっているととともに、２組の撮像光学系の光路に相当する円筒形領域も空洞部４２Ａ、４２Ｂとなっている。
In the spacer
レンズＡ基板部５０は、撮像光学系のレンズ５１を有し、照明光学系の光路に相当する領域は平板状態となっている。なお、平板状態部に照明光学系のレンズを形成したり、空洞部を形成したりしてもよい。
The lens
スペーサＣ基板部６０は、撮像光学系の光路に相当する円筒形領域が空洞部６１となっているととともに、２組の撮像光学系の光路に相当する円筒形領域も空洞部６２Ａ、６２Ｂとなっている。レンズＢ基板部７０は、撮像光学系のレンズ７１と照明光学系のレンズ７２Ａ、７２Ｂとを有する。
In the
そして、スペーサＡ基板部２０と、ＬＥＤ基板部３０と、スペーサＢ基板部４０と、レンズＡ基板部５０と、スペーサＣ基板部６０と、レンズＢ基板部７０とは、それぞれの外壁部に面状の放熱部８０Ａおよび８０Ｂを構成する、それぞれの放熱部を有している。
The spacer
すでに説明したように、ＬＥＤは発熱素子であるため、ＣＣＤとともに有する小型の撮像装置においては、動作が不安定となり撮像画像が劣化することがある。しかし、撮像装置１では、ＬＥＤ３１が発生する熱が伝熱部３６を介して側壁面まで伝熱され、伝熱部３６と接続された放熱部８０から放熱される。放熱部８０は表面積が広い面状であるため放熱効率がよい。このため撮像装置１は小型で、かつ照明部を備えているが、ＣＣＤ１１がＬＥＤ３１が発生する熱の影響を受けにくいため動作が安定している。
As already described, since the LED is a heat generating element, in a small imaging device having a CCD, the operation becomes unstable and the captured image may deteriorate. However, in the
また、後述するように撮像装置１はＷＣＳＰ技術を用いて製造されているため、大量に一括生産可能であり、高歩留まり、低コストが実現できる。撮像装置１は、小型で、かつ照明光学系を有するため、内視鏡、特にカプセル型内視鏡に好ましく用いることができる。
Moreover, since the
次に、図３〜図１２を用いて本発明の実施の形態の撮像装置の製造方法について説明する。図３に示すように、撮像装置１の製造方法では、ＣＣＤ基板１０Ａと、スペーサＡ基板２０Ａと、ＬＥＤ基板３０Ａと、スペーサＢ基板４０Ａと、レンズＡ基板５０Ａと、スペーサＣ基板６０Ａと、レンズＢ基板７０Ａと、を作成するそれぞれの基板作成工程が行われる。
Next, a method for manufacturing the imaging device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, in the manufacturing method of the
なお、図３の最底面のＣＣＤ基板１０Ａに示すように、それぞれの基板の外周部は表示していない。また、図３においては、それぞれの基板に、撮像装置１のそれぞれの構成要素が、８×８の格子状に配置された例を表示しているが、実際には１０×１０以上の格子状に配置されており、好ましくは２０×２０以上の格子状に配置されている。また図３においては全ての構成要素を図示してはいない。そして、図４〜図１０において、破線Ｌは後述する個片化工程における切断線を示しており、それぞれの図は基板中の１個の撮像素子の領域を中心に示している。
As shown in the
図４に示すように、ＣＣＤ基板作成工程では撮像素子であるＣＣＤ１１と、発光素子である２個のＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂの貫通配線３４Ａ、３４Ｂの一部を構成する３４Ａ１、３４Ｂ１と、ＣＣＤ１１の貫通配線１３と、を有するＣＣＤ基板１０Ａが作成される。すでに説明したように貫通配線１３、３４Ａ、３４Ｂは貫通孔を形成した後、貫通孔の内部を導電材料で充填することにより作成される。ＣＣＤ１１は基板材料がシリコンの場合には、その内部に形成されていてもよいし、ＣＣＤ１１が形成されたチップを他の材料の基板、例えばプリント配線板の上に配置してもよい。なお撮像素子としては、ＣＣＤに限られるものではない。
As shown in FIG. 4, in the CCD substrate creation process, the
図５に示すように、スペーサＡ基板作成工程では、撮像光学系の光路に相当する領域に空洞部２１を有するスペーサＡ基板２０Ａが作成される。スペーサＡ基板２０Ａは、貫通配線３４Ａ、３４Ｂの一部を構成する貫通配線３４Ａ２、３４Ｂ２と、放熱部８０Ａ、８０Ｂの一部を構成する凹部であるスペーサＡ基板放熱部８０Ａ１、８０Ｂ１と、を有する。スペーサＡ基板放熱部８０Ａ１、８０Ｂ１は貫通部であってもよいが、ＣＣＤ基板１０Ａへの伝熱をより抑制するためには凹部であることが好ましい。
As shown in FIG. 5, in the spacer A substrate creation step, a
なお、スペーサＡ基板放熱部８０Ａ１、８０Ｂ１はスペーサＡ基板作成工程において、凹部を形成し、さらに高熱伝導率材料を充填してもよいし、スペーサＡ基板作成工程においては凹部を形成するのみで、後述する接合工程後に高熱伝導率材料を充填してもよい。以下の各基板の、それぞれの放熱部においても同様である。 In addition, spacer A board | substrate heat radiation part 80A1, 80B1 forms a recessed part in a spacer A board | substrate preparation process, and may be filled with a high thermal conductivity material further, or only forms a recessed part in a spacer A board | substrate preparation process, A high thermal conductivity material may be filled after the joining step described later. The same applies to the respective heat radiation portions of the following substrates.
なお図５に示すように、スペーサＡ基板放熱部８０Ａ１は隣の撮像素子のスペーサＡ基板放熱部（８０Ａ２）と、スペーサＡ基板放熱部８０Ａ２は隣の撮像素子領域のスペーサＡ基板放熱部（８０Ａ１）と一体的に形成される。そして後述する個片化工程で切断線に沿って切断されると、一体であった放熱部は略中央部で２分割されて、それぞれの撮像素子の側壁部となる。 As shown in FIG. 5, the spacer A substrate heat radiating portion 80A1 is a spacer A substrate heat radiating portion (80A2) of the adjacent image sensor, and the spacer A substrate heat radiating portion 80A2 is a spacer A substrate heat radiating portion (80A1) of the adjacent image sensor region. ). And when it cut | disconnects along a cutting line at the piece-dividing process mentioned later, the integral heat radiating part will be divided into 2 by the approximate center part, and will become a side wall part of each image pick-up element.
なお、高熱伝導率材料とは、基板、ここではスペーサＡ基板２０Ａ、の主要構成材料、例えば樹脂よりも熱伝導率が高い材料である銅、銀等の例えば金属材料を主成分とする。凹部に高熱伝導率材料を充填するには、いわゆる導電ペーストを用いてもよいし、いわゆるダマシンめっき法等を用いてもよい。導電ペーストは金属微粒子等を含有するペーストであり所定の温度（例えば７０℃〜１３０℃）の硬化処理により高熱伝導率材料に変化するものである。
The high thermal conductivity material is mainly composed of a main constituent material of the substrate, here, the
次に図６に示すように、ＬＥＤ基板形成工程では、発光素子としてＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂを有するＬＥＤ基板３０Ａが作成される。なお発光素子はＬＥＤに限られるものではない。またＬＥＤ基板３０Ａは、撮像光学系の光路に相当する領域に空洞部３３を有する。さらに、ＬＥＤ基板３０Ａは、貫通配線３４Ａ、３４Ｂの一部を構成する貫通配線３４Ａ３、３４Ｂ３と、放熱部８０Ａ、８０Ｂの一部を構成するＬＥＤ基板放熱部８０Ａ２、８０Ｂ２と、を有する。
Next, as shown in FIG. 6, in the LED substrate forming step, an
また、ＬＥＤ基板３０Ａは、ＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂが発生する熱を側壁面まで伝熱する伝熱部３２Ａ、３２Ｂを有する。伝熱部３２Ａ、３２Ｂも高熱伝導率材料により構成されているが、放熱部８０Ａ、８０Ｂとは異なる材料であってもよく、ＬＥＤ基板３０Ａとしてプリント配線板を用いる場合には伝熱部３２Ａ、３２Ｂとしては、その銅膜をパターニングして作成してもよい。もちろん、伝熱部３２Ａ、３２Ｂも放熱部８０と同様にＬＥＤ基板３０Ａに貫通孔または深い凹部を形成し高熱伝導率体を充填したものであってもよい。
Further, the
配線３５Ａ、３５ＢはＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂの電極（不図示）と、貫通配線３４Ａ、３４Ｂとを接続する配線であり、ＬＥＤ基板３０Ａとしてプリント配線板を用いる場合には、その銅膜をパターニングして作成される。
The
なお、ＬＥＤ基板３０Ａの主要部を高熱伝導率体である金属またはシリコン等で形成し、全体を伝熱部、兼、ＬＥＤ基板放熱部としてもよい。この場合には金属等は導電性を有するため、貫通配線３４Ａ３、３４Ｂ３は貫通孔の内面に絶縁層を形成後に導体が充填され形成される。
The main part of the
次に、図７に示すようにスペーサＢ基板作成工程では、撮像光学系の光路に相当する領域に空洞部４１を、照明光学系の光路に相当する領域に空洞部４２Ａ、４２Ｂを有するスペーサＢ基板４０Ａが作成される。さらに、スペーサＢ基板４０Ａは、放熱部８０Ａ、８０Ｂの一部を構成するスペーサＢ放熱部８０Ａ３、８０Ｂ３と、を有する。
Next, as shown in FIG. 7, in the spacer B substrate forming step, a spacer B having a
次に、図８に示すようにレンズＡ基板作成工程では、撮像光学系の光路に相当する領域にレンズ５１を有し、照明光学系の光路に相当する領域は平板の透明材料により構成されているレンズＡ基板５０Ａが作成される。さらに、レンズＡ基板５０Ａは、放熱部８０Ａ、８０Ｂの一部を構成するレンズＡ放熱部８０Ａ４、８０Ｂ４と、を有する。なお、レンズＡ基板５０Ａの照明光学系の光路に相当する領域は空洞部であってもよいし、所定形状のレンズであってもよい。
Next, as shown in FIG. 8, in the lens A substrate creation step, the
次に、図９に示すようにスペーサＣ基板作成工程では、撮像光学系の光路に相当する領域に空洞部６１を、照明光学系の光路に相当する領域に空洞部６２Ａ、６２Ｂを有するスペーサＣ基板６０Ａが作成される。さらに、スペーサＣ基板６０Ａは、放熱部８０Ａ、８０Ｂの一部を構成するスペーサＣ基板放熱部８０Ａ５、８０Ｂ５と、を有する。
Next, as shown in FIG. 9, in the spacer C substrate forming step, a spacer C having a
次に、図１０に示すようにレンズＢ基板作成工程では、撮像光学系の光路に相当する領域にレンズ７１を有し、照明光学系の光路に相当する領域に、レンズ７２Ａ、７２Ｂを有するレンズＢ基板７０Ａが作成される。さらに、レンズＢ基板７０Ａは、放熱部８０Ａ、８０Ｂの一部を構成するレンズＢ基板放熱部８０Ａ５、８０Ｂ５と、を有する。
Next, as shown in FIG. 10, in the lens B substrate creation process, the
レンズＡ基板５０ＡおよびレンズＢ基板７０Ａは、例えば２つの金型の間に材料を流し込んだり、平板をプレス成型したりして作成される。レンズＡ基板５０ＡおよびレンズＢ基板７０Ａの材料としては、透明材料であれば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル等を用いることができる。また単一の材料に限らず、例えば樹脂とガラスとの複合部材であってもよい。さらに、全てが透明材料から作成されている必要はなく、少なくとも光学系の光路に相当する部分のみが透明材料で作成されていればよい。
The
なお、ＣＣＤ基板１０Ａ、スペーサＡ基板２０Ａ、ＬＥＤ基板３０Ａ、スペーサＢ基板４０Ａ、スペーサＣ基板６０Ａは、レンズＢ基板７０Ａ等と同様のシリコン、ガラス、または透明樹脂材料から作成してもよいが、透明である必要はなく、むしろ遮光材料が好ましく、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属、セラミック材料等から作成してもよい。
The
以上の説明のように撮像装置１の製造方法においては、ＣＣＤ基板作成工程と、スペーサＡ基板作成工程と、ＬＥＤ基板作成工程と、スペーサＢ基板作成工程と、レンズＡ基板作成工程と、スペーサＣ基板作成工程と、レンズＢ基板作成工程と、を具備する。もちろん、各基板作成工程の順序は順不同でよい。
As described above, in the manufacturing method of the
そして、図１１に示すように、接合工程において、それぞれの基板が位置合わせされて接合され、接合基板２が作成される。接合工程では基板の接合面に接着剤が塗布される。接着剤としては公知の各種接着剤を用いることができる。特に、ＬＥＤ基板３０ＡとＣＣＤ基板１０Ａとの間の接合部には伝熱性の低い接着剤を用い、ＬＥＤ基板３０Ａとレンズ基板７０Ａとの間の接合部には伝熱性の高い接着剤を用いてもよい。
And as shown in FIG. 11, in a joining process, each board | substrate is aligned and joined, and the joining board |
なお接着剤は接合する接合面の全面に塗布する必要はなく、公知の方法、例えばインクジェット法により所定の領域のみに塗布してもよい。また、位置決めのための凹部と凸部とからなるアライメントマーク部を、それぞれの基板に作成しておいてもよい。さらに必要に応じて、接着剤硬化後に接合基板の全体としての平面度調整等が行われる。なお、全ての基板を一度に接合する必要はなく、また接合する順番も下面または上面の基板から接合する必要もない。 Note that the adhesive need not be applied to the entire joining surface to be joined, and may be applied only to a predetermined region by a known method, for example, an inkjet method. Moreover, you may create the alignment mark part which consists of the recessed part and convex part for positioning in each board | substrate. Further, if necessary, the flatness of the bonded substrate as a whole is adjusted after the adhesive is cured. Note that it is not necessary to bond all the substrates at the same time, and it is not necessary to bond the substrates in the order of bonding from the lower or upper substrate.
そして接続端子形成工程において、接合基板２の裏面、すなわちＣＣＤ基板に公知の方法により接続端子１２、３７Ａ、３７Ｂが形成される。接続端子は撮像装置１を外部の配線板等と接続するためのバンプである。なお、接続端子形成工程は接合工程の前にＣＣＤ基板１０Ａに形成しておいてもよい。
In the connection terminal forming step, the
なお、それぞれの基板作成のときに、基板ごとに、それぞれの放熱部に高熱伝導率材料を充填していない場合には、接合後の接合基板２の放熱部に高熱伝導率材料を充填する充填工程が行われる。言い換えれば、充填工程は接合工程の後に一括して行ってもよいし、それぞれの基板作成工程の中で行ってもよい。さらに接合工程において１枚の基板を接合するごとに充填工程を行ってもよい。
In addition, when each substrate is created, if each substrate is not filled with a high thermal conductivity material in each radiating portion, the radiating portion of the bonded
さらに貫通配線３４Ａ、３４Ｂ、貫通配線１３への導電材料の充填も、それぞれの基板作成工程の中で行ってもよいし、接合後に行ってもよい。
Further, filling of the through
次に、図１１、図１２に示す切断線Ｌに沿って、接合基板２を切断し、それぞれの撮像装置１に個片化する個片化工程が行われる。なお、図１２は図１１に示した接合基板２のうち、３個の撮像装置１に相当する領域の断面構造を説明するための図である。
Next, along the cutting line L shown in FIGS. 11 and 12, the
個片化工程において、接合基板２は固定用フィルム等（不図示）で固定した状態で、切断され個片化される。切断にはワイヤーソー、ブレードダイシング装置、またはレーザーダイシング装置等を用いることができる。そして、切断後に固定用フィルム等から個々の撮像装置１が分離される。
In the individualization step, the
本実施の形態の撮像装置の製造方法では、図１１、図１２に示すように２方向の切断線Ｌのうちの一方が放熱部８０Ａ、８０Ｂに沿っている。ここで放熱部８０Ａは、放熱部８０Ａ１、８０Ａ２、８０Ａ３、８０Ａ４、８０Ａ５が積層されたものであり、放熱部８０Ｂは、放熱部８０Ｂ１、８０Ｂ２、８０Ｂ３、８０Ｂ４、８０Ｂ５が積層されたものである。
In the imaging device manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, one of the two-direction cutting lines L is along the
このため、切断後により個片化された撮像装置１の側壁面の一部は、放熱部８０の切断面となる。言い換えれば、切断面の少なくとも一部は高熱伝導率材料からなる平板状の放熱部８０である。
For this reason, a part of the side wall surface of the
本実施の形態の撮像装置の製造方法はＷＣＳＰ法を用いているため、大量に一括生産可能であり、高歩留まり、低コストが実現できる。またすでに説明したように製造された撮像装置１は、照明部を有し、撮像素子の動作が安定した小型の撮像装置である。このため本実施の形態の撮像装置の製造方法によれば内視鏡、特にカプセル型内視鏡に好ましく用いることができる撮像素子を製造することができる。
Since the manufacturing method of the imaging device of this embodiment uses the WCSP method, it can be mass-produced in large quantities, and high yield and low cost can be realized. The
なお、第１スペーサＡ基板２０にも、凹部の放熱部８０Ａではなく、貫通放熱部を形成してもよい。さらにはＣＣＤ基板１０Ａにも放熱部を形成してもよい。全ての基板が貫通放熱部を有する場合には、接合工程において第２レンズ基板７０ＡからＣＣＤ基板１０Ａに至る放熱部を有する接合基板が作成される。前記撮像装置の製造方法は、接合後に充填工程が行われる場合に、凹部ではなく、貫通孔に高熱伝導率材料を充填するために作業性がよい。なおＣＣＤ基板１０Ａには伝熱部がないため放熱部８０の熱はＣＣＤ１１には伝熱されにくい。
The first
または、放熱部８０の熱のＣＣＤ１１への伝熱をより抑制するためには、充填工程において第２レンズ基板側から高熱伝導率材料を伝熱部３２と接合する深さまで充填し、ＣＣＤ基板側から低熱伝導率材料を伝熱部３２と接合しない深さまで充填してもよい。
Alternatively, in order to further suppress the heat transfer from the
なお、放熱部８０は、少なくともＬＥＤ基板部３０の側壁面とスペーサＣ基板部（スペーサ基板部）６０の側壁面とに面状に形成されていればよい。
In addition, the
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の撮像装置１Ｂおよび撮像装置１Ｂの製造方法について説明する。第２の実施の形態の撮像装置１Ｂおよび撮像装置１Ｂの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
<Second Embodiment>
Next, the
第１の実施の形態の撮像装置１の製造方法では、それぞれの基板作成工程において、放熱部を作成していた。これに対して本実施の形態の撮像装置１Ｂの製造方法においては、それぞれの基板作成工程では放熱部を作成しない。
In the manufacturing method of the
すなわち図１３に示すように、それぞれが放熱部を有していない、ＣＣＤ基板１０Ｂと、スペーサＡ基板２０Ｂと、ＬＥＤ基板３０Ｂと、スペーサＢ基板４０Ｂと、レンズＡ基板５０Ｂと、スペーサＣ基板６０Ｂと、レンズＢ基板７０Ｂと、が接合された接合基板２Ｂが接合工程において作成される。なお後述するように、ＬＥＤ基板３０Ｂの伝熱部３２Ｃは貫通孔に高熱伝導率材料８２が充填された厚い構造となっている。
That is, as shown in FIG. 13, the
そして、撮像装置１Ｂの製造方法は、個片化工程の前に、図１４に示すように接合基板２Ｂに溝部８１を形成する溝部形成工程と、図１５に示すように接合基板２Ｂの溝部８１に、高熱伝導率材料８２を充填する充填工程と、をさらに具備する。
Then, in the manufacturing method of the
溝部８１は、切断線Ｌに沿って表面のレンズＢ基板７０ＢからスペーサＡ基板２０Ｂの途中まで、いわゆるハーフカットすることにより作成される。
The
なお、溝部８１を形成し放熱部８０を形成する場合には、溝部８１に充填された高熱伝導率体８２と伝熱部との接触状態が特に重要である。すなわち、溝部８１の内面に、伝熱部の端部が十分に露出していなければ十分な接触状態が得られない。このため、図１３、図１４に示すようにＬＥＤ基板３０Ｂに貫通孔または深い凹部を形成し高熱伝導率体を充填した伝熱部３２Ｃが好ましい。伝熱部３２Ｃは、厚さが厚いために放熱部８０との接触面積が広いためである。
In addition, when forming the
本実施の形態の撮像装置１Ｂおよび撮像装置１Ｂの製造方法は、第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法の効果に加えて、より単純な方法で製造できる。
The
なお、接合基板２Ｂを他の基板と接合し、溝部形成工程において接合基板２Ｂを完全に切断、すなわち、バー状態に個片化してから、充填工程を行ってもよい。
Note that the bonding step may be performed after the
＜第２の実施の形態の変形例＞
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例の撮像装置１Ｃおよび撮像装置１Ｃの製造方法について説明する。本変形例の撮像装置１Ｃの製造方法は第２の実施の形態の撮像装置１Ｂの製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
<Modification of Second Embodiment>
Next, an
図１６に示すように、本変形例の撮像装置１Ｃの製造方法においては、接合工程後に、溝部形成工程において直交する２方向の溝部８１Ａ、８１Ｂが形成された接合基板２Ｃが作成される。そして、溝部８１Ａ、８１Ｂに高熱伝導率材料８２が充填される充填工程が行われる。その後、溝部８１Ａ、８１Ｂに沿って切断し、それぞれの撮像装置１Ｃに個片化される。このため、撮像装置１Ｃは、側壁の四面全てに放熱部が形成されている。
As shown in FIG. 16, in the manufacturing method of the
本変形例の撮像装置１Ｃは、第２の実施の形態の撮像装置１Ｂが有する効果に加えて、放熱効率がより高い。また本変形例の撮像装置１Ｃの製造は、放熱効率がより高い撮像装置１Ｃを作成することができる。
The
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態の撮像装置１Ｄおよび撮像装置１Ｄの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｄの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
<Third Embodiment>
Next, an
ＷＣＳＰ法を用いて製造された撮像装置は切断により個片化されるために、外形が四角柱となる。しかし撮像光学系の光路の断面、すなわち光軸に直交する面の形状は円形であるために、撮像装置の四隅の領域、すなわち上方から平面視した状態において、撮像素子の光学系の光路円の外の領域は、光学的に無効な領域であった。特に小型化が求められる例えば内視鏡、特にカプセル型内視鏡においては撮像装置として無駄な領域があることは問題であった。 Since the imaging device manufactured using the WCSP method is separated into pieces by cutting, the outer shape is a quadrangular prism. However, since the cross section of the optical path of the image pickup optical system, that is, the shape of the surface orthogonal to the optical axis is circular, in the area of the four corners of the image pickup apparatus, that is, when viewed from above, the optical path circle of the optical system of the image pickup device The outside area was an optically invalid area. In particular, in an endoscope that is required to be downsized, for example, in a capsule endoscope, there is a problem that there is a useless area as an imaging device.
図１７に示すように、撮像装置１Ｄは、上面から観察した場合の形状が略正方形であり、２つの発光素子の照明光学系（７２Ａ、７２Ｂ）が、中央部に配設された撮像素子の撮像光学系（７１）の周辺部、すなわち角柱形状の撮像装置１Ｄの角部に２つの照明光学系が、対向するように配設されている。撮像装置１Ｄは従来のＷＣＳＰ法を用いて製造された撮像装置では無駄な領域であった角部に照明光学系が配置されている。
As shown in FIG. 17, the
そして、図１７に示すように、撮像装置１Ｄにおいては２つの照明光学系が角部に配置されているため、放熱部８３Ａ、８３Ｂも撮像装置１Ｄの角部の側壁面に形成されている。すなわち、放熱部８３Ａ、８３Ｂは、それぞれ２つの面にわたって形成されている。なお、放熱部８３Ａ、８３ＢはＣＣＤ基板部１０の直上まで、言い換えればスペーサＡ基板２０の全厚にわたって形成されている例を示している。
As shown in FIG. 17, in the
本実施の形態の撮像装置１Ｄは、第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法の効果に加えて、無駄な領域であった角部に照明光学系が配置されているため、小型でありながら照明部を有する。
In the
なお、２組ではなく４組の照明光学系を、矩形の無駄な領域である４隅に配置してもよい。さらに撮像装置の形状は四角柱ではなく、六角柱以下の多角柱であってもよく、例えば六角柱の場合には６組の照明光学系を六隅に配置してもよい。 In addition, you may arrange | position four sets of illumination optical systems instead of two sets in four corners which are a rectangular useless area | region. Furthermore, the shape of the imaging device may be a polygonal column that is not a square column but a hexagonal column or less. For example, in the case of a hexagonal column, six sets of illumination optical systems may be arranged at six corners.
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態の撮像装置１Ｅおよび撮像装置１Ｅの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｅおよび撮像装置１Ｅの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
<Fourth embodiment>
Next, an
本実施の形態の撮像装置１Ｅでは、ＬＥＤ基板がＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂだけでなく、ＣＣＤ１１Ｅも有する。言い換えれば、ＬＥＤ基板部３０ＥがＣＣＤ基板部を兼ねている。すなわち、図１８に示すように、撮像装置１ＥのＬＥＤ基板部３０Ｅは、ＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂ、ＣＣＤ１１Ｅを有している。ＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂが発生した熱は伝熱部３２Ａ、３２Ｂを介してＣＣＤ１１Ｅとは反対方向に伝熱され、側壁面の放熱部８０から放熱される。
In the
本実施の形態の撮像装置１Ｅは、第１の実施の形態の撮像装置１と同じ効果を有し、構造が簡単である。そして、本実施の形態の撮像装置１Ｅの製造方法は、第１の実施の形態の撮像装置１の製造方法よりも簡単である。
The
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態の撮像装置１Ｆおよび撮像装置１Ｆの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｆおよび撮像装置１Ｆの製造方法は第４の実施の形態の撮像装置１Ｅおよび撮像装置１Ｅの製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
<Fifth embodiment>
Next, the
図１９に示すように、本実施形態の撮像装置１Ｆは、ＬＥＤ３１Ａ、３１Ｂの発生する熱を裏面に伝熱するための貫通伝熱部８５Ａ、８５Ｂを有している。そして、図２０に示すように、撮像装置１Ｆは、貫通伝熱部８５Ａ、８５Ｂと接続された面状の放熱部８４Ａ、８４Ｂを裏面に有している。なお、図１９においては、接続端子１２、３７Ａ、３７Ｂは表示していない。
As illustrated in FIG. 19, the
撮像装置１Ｆでは、放熱部８０だけでなく放熱部８４からもＬＥＤ３１の熱が放熱されるため、第１の実施の形態の撮像装置１等が有する効果を有し、さらにＣＣＤ１１Ｅが熱の影響を受けにくい。
In the
＜追加説明＞
本発明の撮像装置の基本構造、言い換えれば最小限の構成要素からなる構造は、ＣＣＤ基板部を兼ねたＬＥＤ基板部３０Ｅと、レンズＢ基板部（レンズ基板部）７０とがスペーサＣ基板（スペーサ基板）部６０を介して接合されている構造である。すなわち、第４の実施の形態の撮像装置１Ｅは撮像装置１等と比較すると積層基板数が少ないが、さらにスペーサＡ基板部４０および第１レンズＡ基板部５０は必須の構成要素ではない。
<Additional explanation>
The basic structure of the image pickup apparatus of the present invention, in other words, the structure consisting of the minimum components, is that the
また、本発明の撮像装置の基本構造にもとづいて第１の実施の形態の撮像装置１を説明すると、撮像装置１は、ＬＥＤ基板部３０と、レンズＢ基板部（レンズ基板部）７０とが、スペーサＣ基板部（スペーサ基板部）６０を介して接合された基本構造を有している。そして、撮像装置１は、前記基本構造にＣＣＤ基板部１０がスペーサＡ基板部（第２スペーサ基板部）２０を介して接合されており、さらに付加的にスペーサＢ基板部（第３スペーサ基板部）４０を介してレンズＡ基板部（第２レンズ基板部）５０が接合されていると見なすことができる。
The
なお、より高い光学特性が必要な撮像装置では、撮像装置１よりも多くの数のレンズ基板部が、それぞれスペーサ基板部を介して接合されていてもよい。
Note that in an imaging device that requires higher optical characteristics, a larger number of lens substrate units than the
以上のように本発明は上述した実施の形態、変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１、１Ｂ〜１Ｆ…撮像装置、２、２Ｂ、２Ｃ…接合基板、１０…撮像素子基板部、１０Ａ…撮像素子基板、１２…接続端子、１３…貫通配線、２０…スペーサＡ基板部、２０Ａ…スペーサＡ基板、２１…空洞部、３０…発光素子基板部、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｅ…発光素子基板、３１…発光素子、３２…伝熱部、３３…空洞部、３４…貫通配線、３５Ａ…配線、３６…伝熱部、４０…スペーサＢ基板部、４０Ａ…スペーサＢ基板、４１、４２…空洞部、５０…レンズＡ基板部、５０Ａ…レンズＡ基板、５１…レンズ、６０…スペーサＣ基板部、６０Ａ…スペーサＣ基板、６１、６２…空洞部、７０…レンズＢ基板部、７０Ａ…レンズＢ基板、７１、７２…レンズ、８０…放熱部、８１…溝部、８３Ａ、８４、８４Ａ…放熱部、８５Ａ…貫通伝熱部
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記発光素子と、前記発光素子が発生する熱を側壁面まで伝熱する伝熱部と、を有する発光素子基板部と、
スペーサを有するスペーサ基板部と、
前記レンズを有するレンズ基板部と、を具備し、
前記発光素子基板部と前記レンズ基板部とが前記スペーサ基板部を介して接合されており、
少なくとも前記発光素子基板部と前記スペーサ基板部とにより、前記側壁面に面状の放熱部が形成されていることを特徴とする撮像装置。 An imaging device having an imaging element, a light emitting element, and a lens,
A light emitting element substrate having the light emitting element, and a heat transfer section that transfers heat generated by the light emitting element to the side wall surface;
A spacer substrate portion having a spacer;
A lens substrate portion having the lens,
The light emitting element substrate portion and the lens substrate portion are bonded via the spacer substrate portion,
An imaging apparatus, wherein a planar heat radiation portion is formed on the side wall surface by at least the light emitting element substrate portion and the spacer substrate portion.
前記撮像素子を有する撮像素子基板部が、前記発光素子基板部と前記第２スペーサ基板部を介して接合されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。 A second spacer substrate portion having a second spacer;
The imaging apparatus according to claim 2, wherein an imaging element substrate unit having the imaging element is bonded to the light emitting element substrate unit via the second spacer substrate unit.
前記複数の撮像素子の照明光学系が、中央部に配設された前記撮像素子の撮像光学系の周辺部に対向するように配設されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。 A plurality of the light emitting elements;
The illumination optical system of the plurality of image pickup devices is disposed so as to face a peripheral portion of the image pickup optical system of the image pickup device disposed in a central portion. The imaging device according to any one of the above.
前記複数の照明光学系が、前記角柱形状の角部のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置 The imaging device has a prismatic shape;
The imaging apparatus according to claim 7, wherein the plurality of illumination optical systems are arranged at any one of the corners of the prismatic shape.
複数の発光素子と、それぞれの前記発光素子が発生する熱を伝熱するための複数の伝熱部と、前記伝熱部と接続された放熱部の一部を構成する発光素子基板放熱部と、が格子状に配置された発光素子基板を作成する発光素子基板作成工程と、
複数の第１スペーサと、前記放熱部の一部を構成する第１スペーサ基板放熱部と、が前記格子状に配置された第１スペーサ基板を作成する第１スペーサ基板作成工程と、
複数の前記レンズが前記格子状に配置されたレンズ基板を作成するレンズ基板作成工程と、
前記発光素子基板と前記レンズ基板とを、前記第１スペーサ基板を介して接合し、接合基板を作成する接合工程と、
前記接合基板を切断し、それぞれの撮像装置に個片化する個片化工程と、を具備し、
前記接合基板を切断した切断面の少なくとも一部が、前記放熱部の切断面であることを特徴とする撮像装置の製造方法。 A method for manufacturing an imaging device having an imaging element, a light emitting element, and a lens,
A plurality of light emitting elements, a plurality of heat transfer parts for transferring heat generated by each of the light emitting elements, and a light emitting element substrate heat dissipation part constituting a part of the heat dissipation part connected to the heat transfer part, , A light emitting element substrate creating step of creating a light emitting element substrate arranged in a grid,
A first spacer substrate creating step of creating a first spacer substrate in which a plurality of first spacers and a first spacer substrate heat dissipating part constituting a part of the heat dissipating part are arranged in the lattice shape;
A lens substrate creating step of creating a lens substrate in which a plurality of the lenses are arranged in the lattice shape;
A bonding step of bonding the light-emitting element substrate and the lens substrate through the first spacer substrate to create a bonded substrate;
Cutting the bonded substrate, and singulating each imaging device,
At least a part of a cut surface obtained by cutting the bonding substrate is a cut surface of the heat radiating part.
複数の第２スペーサが前記格子状に配置された第２スペーサ基板を作成する第２スペーサ基板作成工程と、をさらに具備し、
前記接合工程において、前記撮像素子基板を、前記第２スペーサ基板を介して前記発光素子基板と接合することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置の製造方法。 An imaging element substrate creating step of creating an imaging element substrate in which a plurality of the imaging elements are arranged in the lattice pattern;
A second spacer substrate creating step of creating a second spacer substrate in which a plurality of second spacers are arranged in a grid pattern, and
The method of manufacturing an imaging apparatus according to claim 9, wherein, in the bonding step, the imaging element substrate is bonded to the light emitting element substrate via the second spacer substrate.
前記複数の発光素子の照明光学系が、中央部に配設された前記撮像素子の撮像光学系の周辺部に対向するように配設されていることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像装置。 Each of the imaging devices has a plurality of the light emitting elements,
The illumination optical system of the plurality of light emitting elements is disposed so as to face a peripheral portion of the imaging optical system of the imaging element disposed in the center. The imaging device according to any one of the above.
前記撮像装置の前記照明光学系が、前記角柱形状の角部のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。 In the individualization step, the imaging device is cut into a prismatic shape,
The imaging apparatus according to claim 13, wherein the illumination optical system of the imaging apparatus is disposed at one of the corners of the prismatic shape.
前記スペーサ基板作成工程においてスペーサ基板貫通部を形成し、前記スペーサ基板貫通部の内部を前記高熱伝導率材料を充填し、
前記切断面の少なくとも一部が前記高熱伝導率材料の切断面であることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。 In the light emitting element substrate creation step, a light emitting element substrate penetration part of the light emitting element is formed, and the inside of the light emitting element substrate penetration part is filled with a high thermal conductivity material,
In the spacer substrate creation step, a spacer substrate penetration is formed, and the interior of the spacer substrate penetration is filled with the high thermal conductivity material,
The method for manufacturing an imaging device according to claim 9, wherein at least a part of the cut surface is a cut surface of the high thermal conductivity material.
前記スペーサ基板作成工程においてスペーサ基板貫通部を形成し、
前記レンズ基板作成工程においてレンズ基板貫通部を形成し、
前記接合工程で接合された前記接合基板の前記の発光素子基板貫通部、スペーサ基板貫通部および前記レンズ基板貫通部に高熱伝導率材料を充填する充填工程と、をさらに具備し、
前記切断面の少なくとも一部が前記高熱伝導率材料の切断面であることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。 Forming a light-emitting element substrate penetrating portion of the light-emitting element in the light-emitting element substrate creating step;
Forming a spacer substrate through-hole in the spacer substrate creating step;
Forming a lens substrate penetration in the lens substrate creation step;
A filling step of filling the light emitting element substrate penetration part, the spacer substrate penetration part and the lens substrate penetration part of the joining substrate joined in the joining process with a high thermal conductivity material;
The method for manufacturing an imaging device according to claim 9, wherein at least a part of the cut surface is a cut surface of the high thermal conductivity material.
前記接合基板の前記溝部に、高熱伝導率材料を充填する充填工程と、をさらに具備し、
前記切断面の少なくとも一部が前記溝部に充填された前記高熱伝導率材料の切断面であることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。 A groove portion forming step for forming a groove portion having a depth to be connected to at least the heat transfer portion on the bonding substrate;
A filling step of filling the groove portion of the bonding substrate with a high thermal conductivity material; and
The method for manufacturing an imaging device according to claim 9, wherein at least a part of the cut surface is a cut surface of the high thermal conductivity material filled in the groove.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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