JP5375219B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関し、固体撮像素子ならびにその周辺回路を構成する回路素子を搭載した撮像装置に関する。
携帯電話機などの電子機器の小形化、軽量化に伴い、当該電子機器に搭載される撮像装置に対しても、その小形化、軽量化が要求されている。
当該撮像装置においては、撮像素子としてCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ、あるいはCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサからなる固体撮像素子が適用されている。また、パッケージ構造として所謂CSP(Chip Size Package)構造が適用されて、小形化が図られている。
当該CSP構造を適用した撮像装置を含む撮像装置モジュールの一例を、図16に示す。
当該撮像装置モジュールにおいて、撮像装置90は、固体撮像素子91と、接着剤92を介して固体撮像素子91の上面に固着された透明部材93を具備する。
かかる構成において、固体撮像素子91における受光領域91Aと透明部材93との間の空間94には空気が含まれている。また、固体撮像素子91上面の電極95は、固体撮像素子91を構成する半導体基板91Sを貫通して配設された電極96、配線97及び凸状の外部接続用端子98を介して、導出されている。
当該撮像装置90は、配線基板110上の電極111に、前記外部接続用端子98を介して搭載・接続され、また制御用集積回路素子、抵抗素子、あるいは容量素子などの回路素子112は、半田などの接着材113を介して電極111に接続されている。
そして、配線基板110上には、レンズホルダー120が、固体撮像素子91における受光領域91Aに対応するように、レンズユニット121が位置合わせされた状態をもって搭載される。
なお、レンズユニット121には、レンズ122A,122B、ならびに絞り123A,123Bが含まれる。当該レンズホルダー120自体は、遮光性を有する。
このように、配線基板の一方の主面上に、固体撮像素子ならびに回路素子を搭載し、これらを覆ってレンズユニットが配設された撮像装置モジュールは、例えば特許文献1、あるいは特許文献2などに開示されている。
一方、固体撮像素子上に配置される透明部材の主面(上面)の周縁部に切欠き部を配設することが、特許文献3に開示されている。
特開2003−169235号公報(図1) 特開2008−167426号公報(図1) 米国特許6,492,699号明細書(図10)
しかしながら、前述の如き撮像装置モジュールにあっては、配線基板110上に、固体撮像素子90と回路素子112が並ぶ如く搭載されるために、当該配線基板110は大きな面積を必要とし、撮像装置モジュールとして小形化に対する要求を満たすことが困難である。
また、図16に示される構成にあっては、固体撮像素子における上面電極と回路素子との間の配線長が、最大5mm程になる場合がある。
このように配線長が長いことにより、配線抵抗の増加を招き、また外来雑音の影響を受け易く、撮像装置モジュールとして安定した動作が困難となってしまう。
本発明は、配線基板における回路素子の搭載される空間・領域を削減し、且つ、固体撮像素子と回路素子との間の距離をより短くすることにより、電気的特性の低下を招くことなく撮像装置の小形化を実現しようとするものである。
前記課題を解決するために、以下のような撮像装置が提供される。この撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子の受光領域上に配設された透明部材と、前記透明部材に設けられた段差部に配置された回路素子と、を具備する。
このような撮像装置によれば、配線基板上における回路素子の搭載数を低減することができ、当該配線基板における回路素子の搭載に要する面積を削減して、撮像装置の小形化を実現することができる。
また、撮像素子と回路素子との間の距離の増加を招かず、撮像装置としての電気的特性の低下を招来しない。
本発明の第1の実施の形態における撮像装置の上面図である。 第1の実施の形態における撮像装置の構成を示す要部断面図である。 第1の実施の形態における撮像装置にレンズユニットを搭載した状態を示す断面図である。 第1の実施の形態における撮像装置の製造工程を示す断面図である(その1)。 第1の実施の形態における撮像装置の製造工程を示す断面図である(その2)。 本発明の第2の実施の形態における撮像装置の上面図である。 第2の実施の形態における撮像装置の構成を示す要部断面図である。 第2の実施の形態における撮像装置にレンズユニットを搭載した状態を示す断面図である。 第2の実施の形態における撮像装置の製造工程における断面図である(その1)。 第2の実施の形態における撮像装置の製造工程における断面図である(その2)。 本発明の第3の実施の形態における撮像装置の構成を示す要部断面図である。 第3の実施の形態における撮像装置の製造工程における断面図である。 本発明の第4の実施の形態における撮像装置の構成を示す要部断面図である。 本発明の第5の実施の形態における撮像装置の構成を示す要部断面図である。 本発明の第6の実施の形態における撮像装置の構成を示す要部断面図である。 レンズユニットを含む従来の撮像装置の構成の一例を示す断面図である。
以下、本発明の撮像装置の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
<第1の実施の形態>
本発明による撮像装置の第1の実施の形態を、図1及び図2に示す。
図1は、当該第1の実施の形態における撮像装置の上面を示し、図2は、図1のA−A断面を示す。
本第1の実施の形態における撮像装置100にあっては、CCDイメージセンサ、あるいはCMOSイメージセンサである固体撮像素子11の受光面上に板状の透明部材31が配設されている。
そして、透明部材31上において、固体撮像素子11の受光領域13に影響を与えない位置に回路素子41が配設されている。
即ち、CCDイメージセンサ、あるいはCMOSイメージセンサからなる固体撮像素子11は、シリコン(Si)などの半導体基板12の一方の主面(上面)に、選択的に受光領域(撮像領域)13が形成されている。当該受光領域13には、受光素子として複数のフォトダイオードが形成されている(図示せず)。
当該半導体基板12の一方の主面(上面)においては、受光領域13から離間して、且つ受光領域13を囲繞する如く、複数の電極端子14が配設されている。
そして、電極端子14の幾つかは、半導体基板12に形成された貫通孔15を通して、当該半導体基板12の他方の主面(裏面)に導出されており、当該裏面において配線層16を介して外部接続用端子17に接続されている。
一方、受光領域13上には、マイクロレンズが配設されている(図示せず)。
そして、当該半導体基板12の一方の主面上には、前記受光領域13から離間して、且つ受光領域13を囲繞して配設された遮光性を有する接着部材21を介して、板状の透明部材31が配設・固着されている。
当該接着部材21は、固体撮像素子11の受光領域13の受光角(画角)に影響を与えないように、受光領域13から離間して配設され、且つその厚さも受光領域13の受光角に影響を与えない値とされている。
なお、図1において、破線L1は、接着部材21の内側端部の位置を表している。
また、前記透明部材31は、厚さ0.2〜1.0mmの板状のガラス、フィルム材あるいはプラスチック材から形成され、固体撮像素子11が受光対象とする光の波長に対して透明性を有する。
当該透明部材31、接着部材21ならびに固体撮像素子11により形成された閉空間22には、空気が含まれている。
従って、当該透明部材31を透過して入る光は、空気とマイクロレンズとの屈折率差により、固体撮像素子11の受光領域13に有効に入射される。
そして、当該固体撮像素子11の電極端子14の幾つかは、透明部材31に設けられた貫通孔32に充填された導電部材を通して、当該透明部材31の一方の主面(上面)に導出されている。そして、当該透明部材31の上面において、当該透明部材31の上面に搭載された駆動用集積回路素子、容量素子などの回路素子41に接続されている。
即ち、透明部材31に設けられた貫通孔32内には、銅(Cu)、あるいはタングステン(W)などの導電部材33が充填されている。当該導電部材33の表出部、即ち透明部材31の表裏両面には、アルミニウム(Al)を主体とする材料からなる導電層及びこれに連続する電極端子34,35が配設されている。
そして、当該透明部材31の一方の主面(上面)に配置された電極端子34には、半田層(または導電性接着剤)36を介して、回路素子41の電極が接続・固着されている。
当該回路素子41は、固体撮像素子11の制御用集積回路素子、あるいは電源回路に適用される容量素子の他、抵抗素子など必要に応じて選択され、その個数は限定されない。
当該回路素子41は、透明部材31の一方の主面(上面)上において、固体撮像素子11の受光領域13の受光角(画角)に影響を与えない位置に搭載されている。
なお、当該回路素子41の相互間、あるいは当該回路素子41と貫通孔32内に充填された金属との間を、透明部材31の一方の主面(上面)上に選択的に配設された導電層37により接続することもできる。
一方、前記透明部材31の他方の主面(下面、固体撮像素子11への対向面)における電極端子35は、半田層(または導電性接着剤)38を介して、固体撮像素子11の電極端子14に接続されている。
当該透明部材31に配設された電極端子35、半田層38ならびに固体撮像素子11の電極端子14は、前記接着部材21により被覆されている。
なお、前記閉空間22を設けず、固体撮像素子11の受光領域13と透明部材31とが接する構成としてもよい。かかる場合には、屈折率が1.3〜1.6程の透明接着剤を用いることが望ましい。
このように、固体撮像素子11に電気的に接続される回路素子41を、当該固体撮像素子11上に配置される透明部材31の上に搭載・配置することにより、当該固体撮像素子11と回路素子41は、実質的に透明部材31の厚さに相当する距離をもって接続される。
即ち、固体撮像素子11と回路素子41は、極めて短い距離をもって接続されることが可能となり、配線抵抗の増加、ならびに外来雑音の影響を受けることが生じない。従って、当該撮像装置における誤動作を招来しない。
また、かかる構造によれば、固体撮像素子11が搭載される配線基板には、少なくとも前記透明部材31上に搭載された回路素子41を搭載する領域面積を必要としない。従って、撮像装置モジュールとして、より小形化が可能となる。
当該第1の実施の形態における撮像装置100に対して、レンズユニット51を装着して撮像装置モジュール150を構成した状態を、図3に示す。
当該撮像装置モジュール150にあっては、撮像装置100は、配線基板61上に搭載され、当該撮像装置100を覆う如くレンズユニット51が装着されている。
即ち、当該撮像装置100は、その外部接続用端子17が、配線基板61の一方の主面(上面)に配設された電極62に接続されて、当該配線基板61に実装されている。
一方、レンズユニット51は、光学レンズ52A,52Bを、絞り部材53A,53Bと共に収容・保持したレンズホルダー54が嵌装された鏡胴(鏡筒)部55と、これを支持して且つ撮像装置100を覆う支持部56とを具備する。
当該支持部56は、接着材71により配線基板61の一方の主面上に固着されている。
当該レンズユニット51における鏡胴(鏡筒)部55ならびに支持部56は、遮光性を有する部材、あるいは透光性部材の少なくとも表面が着色された部材から構成されて、遮光性を有する。これは、透光性部材の表面に金属などの遮光性を有する部材を配設することでもよい。
かかる構成において、レンズホルダー54に保持された光学レンズ52A,52Bの光軸は、固体撮像素子11の受光領域13に対応して位置付けられる。
なお、配線基板61の他方の主面(下面)、あるいは周縁エッジ部には、電子機器における配線基板(マザーボード)などへ接続するための外部接続用端子が配設される(図示せず)。
このような、撮像装置モジュール150にあっては、固体撮像素子11に接続されるところの回路素子41は、当該固体撮像素子11の受光領域13上に配設されてなる透明部材31の上に搭載・配置されている。
従って、配線基板61の一方の主面においては、回路素子41を搭載する領域を必要とせず、レンズユニット51における支持部56を、固体撮像素子11に近接させて配置することができる。
これにより、撮像装置モジュール150は、より小形に形成される。
そして、かかる構造によれば、固体撮像素子11と回路素子41との間の距離に基づく配線の長さが短縮されて、配線抵抗の上昇を招かず、且つ外来雑音の影響を受け難くなり、安定した動作が実現される。
本発明の第1の実施の形態における撮像装置100の製造工程を、図4乃至図5に示す。
ここでは、当該撮像装置100において特徴的構成であるところの、透明部材31への回路素子41の搭載・固着構造を実現する工程を主体に説明する。
先ず、透明部材31を構成する部材として、厚さ0.2〜1.0mmのガラス板、合成樹脂板あるいは板状フィルムを準備し、その選択された部位に貫通孔32を形成する。
かかる状態を、図4(A)に示す。
当該貫通孔32は、透明部材31を構成する材料に応じて、レーザー照射法、あるいは選択エッチング法などにより形成することができる。また、ドリルによる機械的穿孔を適用できる場合もある。
そして、選択エッチングの場合、透明部材31の両主面からエッチングを行うこともできる。
次いで、前記透明部材31に設けられた貫通孔32内に、導電部材33として銅、あるいはタングステンなどの金属を充填する。当該金属は、貫通孔32の口径、断面形状などに応じて、メッキ法、化学気相成長法、あるいはスパッタリング法により被着・充填される。
そして、その表出部(透明部材31の表裏両面)に、アルミニウムを主体とする材料からなる電極端子34,35を選択的に配設する。アルミニウムを主体とする材料の他、銅あるいは銀(Ag)を適用することもできる。
なお、かかる電極端子34,35を構成する金属は単体であってもよいが、必要に応じて、その表面にニッケル(Ni)あるいは金(Au)などの被覆を施してもよい。
かかる状態を、図4(B)に示す。
アルミニウムを主体とする材料を適用する場合、透明部材31の表(裏)面全体に、当該アルミニウムを主体とする材料を蒸着法などにより被着し、フォトエッチング法などにより選択的に除去することにより、電極端子34,35を形成する。
次いで、前記透明部材31の一方の主面(上面)における電極端子34の表面に、半田層36を被着し、当該半田層36上に容量素子などの回路素子41を載置する。
そして、当該半田層36の溶融処理(リフロー)を行って、回路素子41の電極を電極端子34に接続・固着する。
かかる状態を、図4(C)に示す。
ここで、半田に代えて、銀ペーストなどの導電性接着材を用いる場合には、当該導電性接着材を電極端子34の表面に塗布し、当該導電性接着材上に回路素子41を載置する。そして加熱処理を施し、当該導電性接着材を硬化させることにより、当該回路素子41を固着する。
次いで、前記透明部材31の他方の主面(下面)における電極端子35の周囲に、選択的に接着部材21を配設する。
即ち、当該接着部材21は、固体撮像素子11の受光領域13を覆うことなく、また電極端子35上を覆うことの無いように、選択的に配設される。
かかる状態を、図5(A)に示す。
当該接着部材21の選択的被着は、テープ状接着材料の選択的な貼り付け、あるいは液状接着材料の描画塗布法などにより行うことができる。
一方、シリコンなどの半導体基板12に対して、所謂半導体素子製造プロセスが適用され、当該半導体基板12の一方の主面に、受光領域13及びその周辺回路を備えた固体撮像素子11が複数個形成される。
当該固体撮像素子11における、貫通孔の形成、当該貫通孔内への金属の充填、当該貫通孔に充填された金属部に接続された配線層の形成は、上記半導体素子製造プロセスにおいて実施される。
そして、固体撮像素子11の裏面に導出された配線層16には、半田などからなり凸状を有する外部接続用端子17が配設される。
当該外部接続用端子17が配設された段階において、半導体基板12に対して個片化処理が施され、当該半導体基板12は複数個の固体撮像素子11に分割される。
なお、当該固体撮像素子11の製造工程についての詳細な説明は省略する。
そして、当該固体撮像素子11の一方の主面(上面、受光領域13形成面)における電極端子14に半田層38を被着した後、固体撮像素子11の一方の主面(上面)に前記透明部材31の他方の主面(下面)を対向せしめる。
かかる状態を、図5(B)に示す。
位置合わせの後、両者を加熱、加圧し、前記接着部材21により、固体撮像素子11上に透明部材31を固着する。
この時、固体撮像素子11上面の電極端子14は、半田層38により、透明部材31における電極端子35と接続される。
これにより、前記図1、図2に示すところの、撮像装置100が形成される。
そして、当該撮像装置100を配線基板61上に搭載し、また、当該撮像装置100を覆う如くレンズユニット51を配設することにより、撮像装置モジュール150が形成される。
なお、前記接着部材21として異方導電性樹脂(異方性導電樹脂)を適用し、固体撮像素子11の電極端子を凸型電極として、加圧・加熱硬化させることにより電気的接続を実現してもよい。
また、当該撮像装置100においては、透明部材31として、薄い透明部材を複数枚貼り合わせたものを適用してもよい。
更に、前記レンズユニット51にあっては、2枚のレンズと2つの絞りを含む構造を適用したが、撮像装置として必要とされる解像度に対応して、レンズの枚数ならびに絞りの数は適宜選択される。
かかる構造の変更は、以下の実施の形態におけるレンズユニットにおいても同様に適用される。
<第2の実施の形態>
本発明による撮像装置の第2の実施の形態であるところの撮像装置200を、図6及び図7に示す。
図6は、当該第2の実施の形態における撮像装置の上面を示し、図7は、図6のB−B断面を示す。
なお、前記第1の実施の形態における撮像装置100の構成と対応する部位には、同一の符号を付している。
本第2の実施の形態における撮像装置200にあっても、CCDイメージセンサ、あるいはCMOSイメージセンサである固体撮像素子11の受光面上に、板状の透明部材31が配設されている。
そして、透明部材31上において、固体撮像素子11の受光領域13に影響を与えない位置に回路素子41が配設されている。
なお、図6において、破線L1は、接着部材21の内側端部の位置を表している。
当該撮像装置200にあっては、透明部材31における回路素子41の搭載部の形態が、前記第1の実施の形態とは異なる。
即ち、透明部材31は、回路素子41の搭載部となる部位について、その一方の主面(上面)側からその厚さが選択的に減じられ、肉薄部31Aとされている。
即ち、当該透明部材31は、固体撮像素子11の受光領域13上に位置する部位についてはその厚さが所定の厚さを有する所謂肉厚部とされている。
当該肉厚部は、矩形状の平面形状を有し、当該肉厚部を囲繞して、肉薄部31Aが設けられている。
当該肉薄部31Aには、貫通孔32が設けられ、当該貫通孔32に充填された導電部材33に接続された電極端子34に、あるいは導電層37に接続されて、回路素子41が搭載・固着されている。
なお、搭載される回路素子41の数、あるいはその外形寸法などによっては、肉薄部31Aを、前記肉厚部を囲繞する4辺に設けず、当該肉厚部を挟んで対向する2辺に設け、ここに回路素子を搭載することも可能である。これは、撮像装置としての光学特性、信頼性などを満たすことを前提として選択される。
かかる構成において、透明部材31の肉薄部31Aの上面と、当該透明部材31の一方の主面(上面、肉厚部の上面)との間の段差が、回路素子41の実装・固着後の高さよりも大とされる。
これにより、当該回路素子41は、透明部材31における前記一方の主面(上面、肉厚部の上面)から突出しない。
当該第2の実施の形態における撮像装置200に対して、レンズユニット51を装着して撮像装置モジュール250を構成した状態を、図8に示す。
このような撮像装置モジュール250にあっても、撮像装置200は、配線基板61上に搭載され、当該撮像装置200を覆ってレンズユニット51が装着されている。
即ち、撮像装置200は、その外部接続用端子17が、配線基板61の一方の主面に配設された電極62に接続されて、当該配線基板61に実装されている。
一方、レンズユニット51は、光学レンズ52A,52Bを絞り部材53A,53Bと共に収容・保持したレンズホルダー54が嵌装された鏡胴(鏡筒)部55と、これを支持して且つ撮像装置200を覆う支持部56とを具備する。
当該支持部56は、接着材71により配線基板61の一方の主面上に固着されている。
当該レンズユニット51にあっても、2枚のレンズと2つの絞りを含む構造を適用しているが、前述の如く、撮像装置として必要とされる解像度に対応して、レンズの枚数ならびに絞りの数は適宜選択される。
当該レンズユニット51における鏡胴(鏡筒)部55ならびに支持部56は、遮光性を有する部材あるいは透光性部材の少なくとも表面が着色された部材から構成されて、遮光性を有する。これは、透光性部材の表面に金属などの遮光性を有する部材を配設することでもよい。
そして、かかる構成にあっては、レンズホルダー54に保持された光学レンズ52A,52Bの光軸は、固体撮像素子11の受光領域13に対応して位置付けられる。
このような、撮像装置モジュール250にあっては、固体撮像素子11に接続されるところの回路素子41は、前述の如く、固体撮像素子11の上に配設された透明部材31の肉薄部31A上に搭載・配置されている。
このため、当該肉薄部31Aを貫通して設けられる配線の長さは短い。
従って、固体撮像素子11と回路素子41との間の距離に基づく配線長がより短縮され、配線抵抗の上昇を招来せず、且つ外来雑音の影響を受け難くなり、より安定した動作が実現される。
また、配線基板61の一方の主面(上面、肉厚部の上面)上において、回路素子41を搭載する領域・空間を必要としないことから、少なくとも当該回路素子の高さ(厚さ)に相当する高さ分、レンズユニット51における支持部56を、固体撮像素子11に、より近接させて配置することができる。
従って、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができ、当該撮像装置モジュール250は、前記撮像装置モジュール150よりも、小形化(低背化)が可能である。
なお、当該撮像装置モジュール250におけるレンズ系は、固体撮像素子11の受光領域13に近づくことから、当該レンズ系の焦点距離は、前記撮像装置モジュール150におけるレンズ系の焦点距離とは異なるものとなる。
前記撮像装置200の製造工程を、図9乃至図10に示す。
ここでも、当該撮像装置200における特徴的構成であるところの、透明部材31への回路素子41の搭載・固着構造を実現する工程を主体に説明する。
先ず、透明部材31を構成する部材として、厚さ0.2〜1.0mmのガラス板、フィルムあるいは合成樹脂板を準備する。
そして、当該透明部材31において、回路素子41の搭載部となる領域について、その厚さを選択的に減少させて肉薄部31Aを形成する。
かかる状態を、図9(A)に示す。
即ち、当該透明部材31に対し、その一方の主面側から、選択エッチングあるいは選択的な機械研削を施し、その厚さを減じて、50〜250μm程の厚さを有する肉薄部31Aを形成する。これは、所定の機械的強度が得られる厚さが選択される。
当該選択エッチングあるいは選択的な機械研削により除去されることにより、当該透明部材31に生ずる段差は、回路素子41の実装・固着後の高さよりも大とされ、結果として、当該回路素子41は当該透明部材31の一方の主面(上面)から突出しない。
次いで、前記肉薄部31Aの選択された部位に対し、貫通孔32を形成する。
かかる状態を、図9(B)に示す。
当該貫通孔32は、透明部材31を構成する材料に応じて、レーザー照射法、あるいは選択エッチング法などにより形成する。加工対象部位が肉薄部であることから、比較的容易に貫通孔を形成することができる。
しかる後、前記透明部材31の肉薄部31Aに設けられた貫通孔32内に、銅、あるいはタングステンなどの金属からなる導電部材33を充填する。
そして、その表出部(透明部材31の表裏両面)に、アルミニウムを主体とする材料からなる電極端子34,35を配設する。
かかる状態を、図9(C)に示す。
前述の如く、かかる電極端子34,35を構成する金属は単体であってもよいが、必要に応じて、その表面にニッケルあるいは金などの被覆を施してもよい。
そして、前記透明部材31の一方の主面(上面)における電極端子34の表面に半田層36を被着し、当該半田層36上に容量素子などの回路素子41を載置する。
そして、当該半田層36の溶融処理(リフロー)を行って、当該回路素子41の電極を電極端子34に接続・固着する。
かかる状態を、図10(A)に示す。
次いで、当該透明部材31の他方の主面(下面)における電極端子35の周囲に、選択的に接着部材21を配設する。
即ち、当該接着部材21は、固体撮像素子11の受光領域13を覆うことなく、また電極端子35上を覆うことの無いように、選択的に配設される。
かかる状態を、図10(B)に示す。
そして、当該固体撮像素子11の一方の主面(上面、受光領域13形成面)における電極端子14に半田層38を被着した後、当該固体撮像素子11の一方の主面(上面)に透明部材31の他方の主面(下面)を対向せしめる。
かかる状態を、図10(C)に示す。
位置合わせして積層配置した後、両者を加熱、加圧して、前記接着部材21により、固体撮像素子11上に透明部材31を固着する。
この時、当該固体撮像素子11上面の電極端子14は、半田層38により、透明部材31における電極端子35と接続される。
これにより、前記図6、図7に示すところの、撮像装置200が形成される。
なお、当該撮像装置200においても、透明部材31として、薄い透明部材を複数枚貼り合わせたものを適用してもよい。
<第3の実施の形態>
本発明による撮像装置の第3の実施の形態であるところの撮像装置300を、図11に示す。
なお、前記第1の実施の形態における撮像装置100の構成と対応する部位には、同一の符号を付している。
本第3の実施の形態における撮像装置300にあっても、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、あるいはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサである固体撮像素子11の受光面上に板状の透明部材31が配設されている。
そして、当該透明部材31上において、固体撮像素子11の受光領域に影響を与えない位置に回路素子41が配設されている。
当該撮像装置300にあっては、透明部材31におけるところの肉薄部の形成構造が、前記第2の実施の形態とは異なる。
即ち、当該透明部材31は、透明部材31Pと透明部材31Qとを具備する。
透明部材31Pは、回路素子41の搭載部となる部位と、固体撮像素子11の受光領域13に対向する部位とを含む肉薄の部材である。
一方、透明部材31Qは、固体撮像素子11の受光領域13に対向する部位において、前記透明部材31Pの一方の主面上に、接着剤39を介して固着された肉厚の部材であって、前記透明部材31Pのほぼ中央部に配設されている。当該透明部材31Qは、矩形状の平面形状を有する。
そして、前記透明部材31Pには貫通孔が設けられ、当該貫通孔に充填された導電部材に接続された電極端子上に回路素子41が搭載・固着されている。
即ち、透明部材31Qの周囲・外側に位置する透明部材31Pは、前記第2の実施の形態における肉薄部31Aに相当する。
当該透明部材31Pの上面と透明部材31Qの一方の主面(上面)とにより生じる段差が、回路素子41の実装・固着後の高さよりも大とされて、当該回路素子41は、透明部材31Qの一方の主面(上面)から突出しない。
接着剤39の厚さも、かかる段差の形成に寄与する厚さが選択される。
このように、回路素子41が、透明部材31Qの一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことから、少なくとも当該回路素子の高さ(厚さ)に相当する高さ分、前記レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。
これにより、当該撮像装置300を用いて構成される撮像装置モジュールも、前記撮像装置モジュール150に比べ、小形化(低背化)を図ることができる。
当該撮像装置300の製造工程を、図12に示す。
ここでも、当該撮像装置300において特徴的構成であるところの、2層構造を有する透明部材31へ回路素子41を搭載・固着する工程を主体に説明する。
先ず、肉薄(薄板)である透明部材31Pを構成するガラス板、フィルムあるいは合成樹脂板を準備する。当該透明部材31Pの厚さは、50〜250μmが選択される。
そして、当該透明部材31Pに対し、レーザー照射法、あるいは選択エッチング法などによって貫通孔32を形成する。
かかる状態を、図12(A)に示す。
当該貫通孔32は、透明部材31Pを構成する材料に応じて、レーザー照射法、あるいは選択エッチング法などにより形成することができる。処理対象部位が薄板状であることから、容易に貫通孔を形成することができる。
しかる後、当該透明部材31Pに設けられた貫通孔32内に、銅、あるいはタングステンなどの導電部材33を充填する。
そして、その表出部(透明部材31Pの表裏両面)に、アルミニウムを主体とする材料からなる電極端子34、35を配設する。
かかる状態を、図12(B)に示す。
前述の如く、かかる電極端子34,35を構成する金属は単体であってもよいが、必要に応じて、その表面にニッケルあるいは金などの被覆を施してもよい。
次いで、前記透明部材31Pの一方の主面(上面)における電極端子34の表面に、半田層36を被着し、当該半田層36上に容量素子などの回路素子41を載置する。
そして、当該半田層36の溶融処理(リフロー)を行って、回路素子41の電極を電極端子34に接続・固着する。
かかる状態を、図12(C)に示す。
しかる後、固体撮像素子11の受光領域13に対向する部位に対応するよう、透明部材31P上に、接着剤39を介して肉厚の透明部材31Qを配置し、固着する。
この時、当該接着剤39を含めた透明部材31Qの第1の主面(上面)と透明部材31Pの主面との間の段差が、回路素子41の上面の高さを超えるよう、透明部材31Qの厚さ、ならびに接着剤39の厚さが選択される。
かかる状態を、図12(D)に示す。
なお、前記接着剤39として、屈折率が1.3〜1.6程の、アクリル系接着剤を適用することができる。
また、当該撮像装置300において、透明部材31Qを、薄板状の透明部材を複数枚貼り合わせることにより構成することもできる。
<第4の実施の形態>
本発明による撮像装置の第4の実施の形態であるところの撮像装置400を、図13に示す。
なお、前記第1の実施の形態における撮像装置100の構成と対応する部位には、同一の符号を付している。
当該撮像装置400にあっては、CCDイメージセンサ、あるいはCMOSイメージセンサである固体撮像素子11の受光面上に配設された透明部材31において、回路素子41が搭載された肉薄部31Aに対して、当該回路素子41を被覆し、且つ当該肉薄部31Aの上面と透明部材の一方の主面(上面)との間の段差を埋めるように、黒色樹脂など遮光性を有する樹脂81を配設している。
当該樹脂81は、回路素子41に対する封止用樹脂ともなる。
かかる状態を、図13(A)に示す。
このように、遮光性を有する樹脂81の配設することにより、透明部材31の側面を透過しての受光領域13への光の入射が遮断・防止されると共に、回路素子41の保護がなされる。
更に、当該遮光性を有する樹脂81の配設により絞り効果も生ずることから、良好な画像信号を得ることができる。
そして、当該透明部材31の肉薄部31Aに対して、回路素子41を被覆し、且つ当該肉薄部31Aの上面と透明部材の一方の主面(上面)との間の段差を埋める(段差を無くす)ように、前記樹脂81が配設されていることにより、透明部材31の一方の主面(上面)と樹脂81の表面とに連続する平面が形成される。
当該連続する平面の存在により、レンズユニット51の搭載は容易となり、撮像装置モジュールにおけるレンズユニット51の構成を簡略化することができる。
更に、当該レンズユニット51の光軸を、固体撮像素子11の受光領域13に対応させることも容易となる。
即ち、当該撮像装置400を適用した撮像装置モジュール450にあっては、レンズユニット51は、透明部材31の一方の主面上、ならびに透明部材31の肉薄部31A上に配設された樹脂81の上面を覆って搭載・配置される。
かかる状態を、図13(B)に示す。
なお、当該レンズユニット51にあっても、2枚のレンズと2つの絞りを含む構造を適用しているが、前述の如く、撮像装置として必要とされる解像度に対応して、レンズの枚数ならびに絞りの数は適宜選択される。
当該撮像装置モジュール450においては、回路素子41は、前述の如く、固体撮像素子11の上に配設された透明部材31の肉薄部31A上に搭載・配置されている。
このため、透明部材31の肉薄部31Aを貫通して設けられる配線の長さは短い。
従って、固体撮像素子11と回路素子41との間の距離に基づく配線長がより短縮され、配線抵抗の上昇を招来せず、且つ外来雑音の影響を受け難くなり、より安定した動作が実現される。
そして、回路素子41が、透明部材31の一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことから、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。これにより、撮像装置モジュール450は、前記撮像装置モジュール150よりも、小形化(低背化)が可能である。
即ち、当該撮像装置モジュール450にあっては、回路素子41が、透明部材31の一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことにより、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。
さらに、前記回路素子41を被覆し、且つ透明部材31の段差部を埋めて、遮光性を有する樹脂81が配設されていることから、固体撮像素子11の受光領域13に対する透明部材31側面からの光の入射が遮断・防止される。
従って、当該透明部材31の側面、段差部を被覆するためとして、レンズユニット51に支持部56を設ける必要も無い。
かかる構成により、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができると共に、撮像装置400の外周側面を被覆する支持部56の厚さ相当分、小形化(小径化)が可能である。
なお、撮像装置モジュール450におけるレンズ系も、固体撮像素子11の受光領域13に近づくこととなり、当該レンズ系の焦点距離は、撮像装置モジュール150におけるレンズ系の焦点距離とは異なるものとなる。
そして、かかる構成によれば、前記レンズユニット51における支持部56が当接されないことにより、配線基板61もその面積を削減することができる。
なお、前記透明部材31の肉薄部31Aの外周端面からの光の侵入を防ぐ為に、必要に応じて当該外周端面に遮光性を有する被覆を施してもよい。
かかる場合、レンズユニット51における支持部56を、透明部材31の肉薄部31Aの外周端面を覆う如く延在して配設し、遮光性を有する被覆を構成することができる(図示せず)。
当該支持部56を延在して配設することにより、レンズユニット51を撮像装置400に嵌装することもできる。
かかる撮像装置モジュール構成は、前記第3の実施の形態における撮像装置300に対しても、同様に適用することができる。
<第5の実施の形態>
本発明による撮像装置の第5の実施の形態であるところの撮像装置500を、図14に示す。
なお、前記第1の実施の形態における撮像装置100の構成と対応する部位には、同一の符号を付している。
本第5の実施の形態における撮像装置500にあっては、CCDイメージセンサ、あるいはCMOSイメージセンサである固体撮像素子11の受光面上に配設された透明部材31において、その肉厚部の側面31Sを、内側、即ち固体撮像素子11の受光領域13側に傾斜した傾斜面としている。
よって、当該透明部材31における肉厚部の側面31Sは、当該透明部材31の一方の主面(上面)に対して鈍角である傾斜角θをもった傾斜面とされている。
そして、当該透明部材31の側面31Sの表面ならびに回路素子41を被覆し、且つ当該透明部材31の肉薄部31Aの上面と透明部材31の一方の主面(上面)との間の段差を埋めるように、黒色樹脂など遮光性を有する樹脂81を配設している。
当該樹脂81は、回路素子41に対する封止用樹脂ともなる。
かかる状態を、図14(A)に示す。
このように、透明部材31Sの側面を傾斜面とすることにより、当該透明部材31の一方の主面(上面)から斜め方向に入射した光は、当該傾斜面において反射され、固体撮像素子11の受光領域13に入射することが防止される。
また、遮光性を有する樹脂81の配設により、当該透明部材31の傾斜面を透過して受光領域13に至る光の入射が遮断・防止されると共に、回路素子41の保護がなされる。
更に、当該遮光性を有する樹脂81の配設により絞り効果も生ずることから、良好な画像信号を得ることができる。
そして、当該透明部材31の肉薄部31Aに対して、回路素子41を被覆し、且つ当該肉薄部31Aの上面と透明部材の一方の主面(上面)との間の段差を埋める(段差を無くす)ように、前記樹脂81が配設されていることにより、透明部材31の一方の主面(上面)と樹脂81の表面とに連続する平面が形成される。
当該連続する平面の存在により、レンズユニット51の搭載は容易となり、撮像装置モジュールにおけるレンズユニット51の構成を簡略化することができる。
更に、当該レンズユニット51の光軸を、固体撮像素子11の受光領域13に対応させることも容易となる。
即ち、図14(B)に示す如く、当該撮像装置500を適用した撮像装置モジュール550にあっては、レンズユニット51は、透明部材31の一方の主面上、ならびに透明部材31の肉薄部31A上に配設された樹脂81の上面を覆う如く搭載・配置される。
なお、当該レンズユニット51にあっても、2枚のレンズと2つの絞りを含む構造を適用しているが、前述の如く、撮像装置として必要とされる解像度に対応して、レンズの枚数ならびに絞りの数は適宜選択される。
当該撮像装置モジュール550にあっても、固体撮像素子11に接続されるところの回路素子41は、固体撮像素子11の上に配設された透明部材31の肉薄部31A上に搭載・配置されている。
このため、当該透明部材31の肉薄部31Aを貫通して設けられる配線の長さは短い。
従って、固体撮像素子11と回路素子41との間の距離に基づく配線長はより短縮され、配線抵抗の上昇を招来せず、且つ外来雑音の影響を受け難くなり、撮像装置としてより安定した動作が実現される。
そして、回路素子41が、透明部材31の一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことから、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。かかる構成により、撮像装置モジュール550は、前記撮像装置モジュール150よりも、小形化(低背化)が可能である。
即ち、当該撮像装置モジュール550にあっても、回路素子41が、透明部材31の一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことにより、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。
さらに、回路素子41を被覆し、且つ透明部材31の段差部を埋めて遮光性を有する樹脂81が配設されていることから、固体撮像素子11の受光領域13に対する透明部材31側面からの光の入射が遮断・防止される。
従って、当該透明部材31の側面、段差部を被覆するためとして、レンズユニット51に支持部56を設ける必要も無い。
かかる構成により、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができると共に、撮像装置500の外周側面を被覆する支持部56の厚さ相当分、小形化(小径化)が可能となる。
なお、撮像装置モジュール550におけるレンズ系も、固体撮像素子11の受光領域13に近づくこととなり、その該レンズ系の焦点距離は、前記撮像装置モジュール150におけるレンズ系の焦点距離とは異なるものとなる。
そして、かかる構成においても、レンズユニット51における支持部56が当接されないことになることから、配線基板61もその面積を削減することができる。
なお、透明部材31の肉薄部31Aの外周端面からの光の侵入を防ぐために、必要に応じて当該外周端面に遮光性を有する被覆を施してもよい。
かかる場合、レンズユニット51における支持部56を、透明部材31の肉薄部31Aの外周端面を覆う如く延在して配設し、遮光性を有する被覆を構成することができる(図示せず)。
当該支持部56を延在して配設することにより、レンズユニット51を撮像装置500に嵌装することもできる。
尚、透明部材31における肉厚部の側面31Sを、内側即ち受光領域側に傾斜した傾斜面とすることは、前記撮像装置300において適用された肉厚の透明部材31Qに対しても、同様に適用することができる。
<第6の実施の形態>
本発明による撮像装置の第6の実施の形態であるところの撮像装置600を、図15に示す。
なお、前記第1の実施の形態における撮像装置100の構成と対応する部位には、同一の符号を付している。
本第6の実施の形態における撮像装置600にあっては、CCDイメージセンサ、あるいはCMOSイメージセンサである固体撮像素子11の受光面上に配設された透明部材31において、その肉厚部の側面を、当該透明部材31の肉薄部31Aの表面からほぼ垂直に立ち上がる側面31S1と、当該側面31S1に連続し、且つ内側即ち受光領域側に傾斜して延びる側面31S2とから構成している。
当該傾斜する側面31S2は、透明部材31の一方の主面(上面)に対して鈍角である傾斜角θを有している。
そして、当該透明部材31の略垂直の側面31S1、傾斜面31S2ならびに回路素子41を被覆し、且つ当該肉薄部の上面と透明部材の一方の主面(上面)との間の段差を埋めるように、黒色樹脂など遮光性を有する樹脂81を配設している。
当該樹脂81は、回路素子41に対する封止用樹脂ともなる。
かかる状態を、図15(A)に示す。
このように、透明部材31Sの側面を、略垂直面31S1と、これに続く傾斜面31S2とすることにより、当該透明部材31の一方の主面(上面)から斜め方向に入射した光は、当該傾斜面31S2において反射され、固体撮像素子11の受光領域13に入射することが防止される。
さらに、略垂直面31S1の配設により、当該透明部材31と前記樹脂81との間の接触面積が増加して、両者の密着性を高めることができ、当該樹脂81の剥離などを防止することができる。
また、遮光性を有する樹脂81の配設により、当該透明部材31の傾斜面ならびに略垂直面を透過して受光領域13へ至る光の入射が遮断・防止されると共に、回路素子41の保護がなされる。
更に、当該遮光性を有する樹脂81の配設により絞り効果も生ずることから、良好な画像信号を得ることができる。
そして、当該透明部材31の肉薄部31Aに対して、回路素子41を被覆し、且つ当該肉薄部31Aの上面と透明部材の一方の主面(上面)との間の段差を埋める(段差を無くす)ように、前記樹脂81が配設されていることにより、透明部材31の一方の主面(上面)と樹脂81の表面とに連続する平面が形成される。
当該連続する平面の存在により、レンズユニット51の搭載は容易となり、撮像装置モジュールにおけるレンズユニット51の構成を簡略化することができる。
更に、当該レンズユニット51の光軸を、固体撮像素子11の受光領域13に対応させることも容易となる。
即ち、図15(B)に示す如く、撮像装置600を適用した撮像装置モジュール650にあっては、レンズユニット51は、透明部材31の一方の主面上、ならびに透明部材31の肉薄部31A上に配設された前記樹脂81の上面を覆って搭載・配置される。
なお、当該レンズユニット51にあっても、2枚のレンズと2つの絞りを含む構造を適用しているが、前述の如く、撮像装置として必要とされる解像度に対応して、レンズの枚数ならびに絞りの数は適宜選択される。
当該撮像装置モジュール650にあっても、固体撮像素子11に接続されるところの回路素子41は、前述の如く、固体撮像素子11の上に配設された透明部材31の肉薄部31A上に搭載・配置されている。
このため、当該透明部材31の肉薄部31Aを貫通して設けられる配線の長さは短い。
従って、固体撮像素子11と回路素子41との間の距離に基づく配線長がより短縮され、配線抵抗の上昇を招来せず、且つ外来雑音の影響を受け難くなり、より安定した動作が実現される。
そして、回路素子41が、透明部材31の一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことから、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。
かかる構成により、撮像装置モジュール650は、前記撮像装置モジュール150よりも、小形化(低背化)が可能である。
即ち、撮像装置モジュール650にあっても、回路素子41が、透明部材31の一方の主面(上面)を超える高さに配置されていないことにより、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができる。
さらに、回路素子41を被覆し、且つ透明部材31の段差部を埋めて、遮光性を有する樹脂81が配設されていることから、当該透明部材31側面から固体撮像素子11の受光領域13に対する光の入射が遮断・防止される。
従って、当該透明部材31の側面、段差部を被覆するためとして、レンズユニット51に支持部56を設ける必要も無い。
かかる構成により、レンズユニット51における支持部56の高さ(光軸方向の長さ)を低くすることができると共に、撮像装置600の外周側面を被覆する支持部56の厚さ相当分、小形化(小径化)が可能である。
なお、撮像装置モジュール650におけるレンズ系も、固体撮像素子11の受光領域13に近づくこととなり、その該レンズ系の焦点距離は、前記撮像装置モジュール150におけるレンズ系の焦点距離とは異なるものとなる。
そして、かかる構成においても、レンズユニット51における支持部56が当接されないことになることから、配線基板61もその面積を削減することができる。
なお、透明部材31の肉薄部31Aの外周端面からの光の侵入を防ぐ為に、必要に応じて当該外周端面に遮光性を有する被覆を施してもよい。
かかる場合、レンズユニット51における支持部56を、透明部材31の肉薄部31Aの外周端面を覆う如く延在して配設し、遮光性を有する被覆を構成することができる(図示せず)。
当該支持部56を延在して配設することにより、レンズユニット51を撮像装置500に嵌装することもできる。
また、透明部材31における肉厚部の側面31Sを、透明部材31の表面からほぼ垂直に立ち上がる側面31S1と、当該側面に連続して内側即ち受光領域側に傾斜した側面31S2とからなる面とすることは、前記撮像装置300において適用された肉厚の透明部材31Qに対しても、同様に適用することができる。
一方、前記撮像装置400,500,600においても、透明部材31として、薄板状の透明部材を複数枚貼り合わせてなるものを適用することができる。
以上、本発明による撮像装置について、複数の実施の形態を用いて説明したが、本発明の思想はこれらの実施の形態に示される構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
11 固体撮像素子
12 半導体基板
13 受光領域
14,34,35 電極端子
15 貫通孔
16 配線層
17 外部接続用端子
21 接着部材
22 閉空間
31 透明部材
32 貫通孔
33 導電部材
36,38 半田層
37 導電層
39 接着剤
41 回路素子

Claims (7)

  1. 撮像素子と、
    前記撮像素子の受光領域上に配設された透明部材と、
    前記透明部材に設けられた段差部に配置された回路素子と、
    を具備することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記回路素子は、前記透明部材の主面から突出しないことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記段差部に、前記回路素子を封止する樹脂材が配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記樹脂材は、遮光性を有していることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
  5. 前記透明部材における肉厚部の側面は、当該透明部材の上面に対して鈍角をもって傾斜していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置。
  6. 前記透明部材における肉厚部の側面は、当該透明部材の肉薄部の表面から略垂直に立ち上がる第1の面と、当該第1の面に連続し且つ前記受光領域側に傾斜した第2の面とを具備することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置。
  7. 前記透明部材の上方に、前記撮像素子の前記受光領域に対応して、レンズホルダーが配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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