JP2010252307A - 撮像装置および撮像モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型化および薄型化の両立を図ることができるとともに、高画質の画像信号を出力することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】 配線基板１の上面に形成された凹部２の底面に受光部３ａを上にして撮像素子３が搭載されており、凹部２は、上面視で撮像素子３の受光部３ａを露出させる大きさで凹部２の底面よりも小さい開口２ａを有し、開口２ａの周辺に電子部品４が搭載されている。配線基板１の外寸を大きくすることなく上面に設けられた搭載領域に電子部品４が搭載されている撮像装置である。小型かつ薄型の撮像装置となるとともに、配線基板１の下面から撮像素子３の熱を放熱することができ、高画質の画像信号を出力することができる撮像装置となる。
【選択図】 図１
【解決手段】 配線基板１の上面に形成された凹部２の底面に受光部３ａを上にして撮像素子３が搭載されており、凹部２は、上面視で撮像素子３の受光部３ａを露出させる大きさで凹部２の底面よりも小さい開口２ａを有し、開口２ａの周辺に電子部品４が搭載されている。配線基板１の外寸を大きくすることなく上面に設けられた搭載領域に電子部品４が搭載されている撮像装置である。小型かつ薄型の撮像装置となるとともに、配線基板１の下面から撮像素子３の熱を放熱することができ、高画質の画像信号を出力することができる撮像装置となる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）型あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）型等の撮像素子を用いた撮像装置およびこの撮像装置を用いた撮像モジュールに関するものである。
従来、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型等の撮像素子を配線基板に搭載した、デジタルカメラや光学センサ等に適用される撮像装置が知られている。このような撮像装置は、例えば、図５に断面図で示す例のような、配線基板11の凹部12の底面に搭載された撮像素子13の受光部13ａに入力された光（画像）を撮像素子13によって電気信号に変換し、ボンディングワイヤ等の接続部材15および配線基板11の配線導体11ｃを介してデジタルカメラ内の外部回路等に出力するものである。そして、撮像装置は配線基板11上に取着されたガラス等の透明板材16によって撮像素子13が封止され、レンズ固定部材18によって撮像素子13の上にレンズ17が配置されることで撮像モジュールとなる。
このような撮像装置および撮像モジュールにおいては、撮像素子以外にも撮像素子からの電気信号を処理するＩＣやコンデンサ、コイル、抵抗等の電子部品が複数搭載される場合がある。電子部品が搭載された撮像モジュールとしては、例えば、図６（ａ）に図５と同じく断面図で示す例のような、配線基板11の凹部12内の、撮像素子13が搭載された領域の周囲の底面に電子部品14を搭載したものや、図６（ｂ）に同じく断面図で示す例のような、配線基板11の凹部12の周囲の上面に複数の電子部品14を搭載したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。あるいは、図６（ｃ）に同じく断面図で示す例のような、配線基板11の上面に撮像素子13を搭載し、配線基板11の下面に設けた凹部に複数の電子部品14を搭載したものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
しかしながら、携帯性が重視される携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器に用いられる撮像装置では、より一層の小型化や薄型化が要求されている。これに対して、従来の、凹部の底面の撮像素子が搭載された領域の周囲や配線基板の凹部の周囲の上面に電子部品を搭載する撮像装置は、凹部内や凹部の周囲に電子部品を搭載する領域を設けるために配線基板の上面視での大きさが大きくなってしまうものであった。また、配線基板の下面に設けた凹部に電子部品を搭載する撮像装置は、電子部品の厚み分または電子部品を収納するための凹部を形成するために増加する配線基板の厚み分だけ撮像装置の厚みが厚くなってしまうものであった。また、撮像素子の下方に電子部品を搭載する場合は、撮像素子の下方の配線基板の厚みが厚くなるとともに外部回路基板との間に空間ができるので、撮像素子に発生する熱を配線基板を介して外部回路基板へ放熱しにくくなるため、熱ノイズによって出力される画像の画質が劣化してしまう場合があった。撮像装置の薄型化に伴い、撮像素子と電子部品との間における配線基板の厚みが薄くなると、電子部品に発生する熱による熱ノイズの影響もより発生しやすくなることが懸念される。このため、従来の撮像装置では小型・薄型で高画質とすることは困難であった。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、撮像装置の小型化および薄型化の両立を図ることができるとともに、高画質の画像信号を出力することができる撮像装置および撮像モジュールを提供することにある。
本発明の撮像装置は、配線基板の上面に形成された凹部の底面に受光部を上にして撮像素子が搭載された撮像装置であって、前記凹部は、上面視で前記撮像素子の前記受光部を露出させる大きさで前記凹部の底面よりも小さい開口を有し、該開口の周辺に電子部品が搭載されていることを特徴とするものである。
また、本発明の撮像装置は、上記構成において、前記凹部の前記開口を塞ぐように透明板材が取り付けられていることを特徴とするものである。
また、本発明の撮像装置は、上記構成において、前記配線基板が、前記開口を有する上側配線基板の下面と前記凹部の前記底面を有する下側配線基板の上面とが接合されてなり、前記上側配線基板および前記下側配線基板の接合面の少なくとも一方に平面視で前記開口を取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されていることを特徴とするものである。
本発明の撮像モジュールは、上記各構成の本発明の撮像装置の前記配線基板の前記開口の上方にレンズが配置されていることを特徴とするものである。
本発明の撮像装置によれば、凹部は、上面視で撮像素子の受光部を露出させるとともに凹部の底面よりも小さい開口を有し、開口の周辺に電子部品が搭載されていることから、配線基板の外寸を大きくすることなく上面に設けられた搭載領域に電子部品が搭載されているので、小型・薄型の撮像装置となるとともに配線基板の下面から撮像素子の熱を放熱することができ、高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置となる。
また、本発明の撮像装置によれば、上記構成において、凹部の開口を塞ぐように透明板材が取り付けられているときには、凹部内に水分や塵が入り込んで撮像素子の受光部に付着することがないので、撮像素子を保護することができるとともに、受光を妨げることがなく高画質な画像信号を出力することが可能となる。
また、本発明の撮像装置によれば、上記構成において、配線基板が、開口を有する上側配線基板の下面と凹部の底面を有する下側配線基板の上面とが接合されてなり、上側配線基板および下側配線基板の接合面の少なくとも一方に平面視で開口を取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されているときには、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸によって、上側配線基板と下側配線基板とが接合された接合部から凹部内へ光が侵入することを防ぐことができるので、不要な光が受光部に届くことを低減して、高画質な画像信号を出力することが可能となる。
本発明の撮像モジュールは、上記構成の撮像装置の配線基板の開口の上方にレンズが配置されていることから、小型・薄型で高画質な画像信号を出力することが可能な撮像モジュールとなる。
本発明の撮像装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は本発明の撮像装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）はそれぞれ本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示す断面図である。これらの図において、１は配線基板、１ａは上側配線基板、１ｂは下側配線基板、１ｃは配線導体、１ｄは凸部、１ｅは第２の凹部、２は凹部、２ａは開口、３は撮像素子、３ａは受光部、４は電子部品、５は接続部材、６は透明板材、７はレンズ、８はレンズ固定部材である。
本発明の撮像装置は、図１に示す例のように、配線基板１の上面に形成された凹部２の底面に受光部３ａを上にして撮像素子３が搭載された撮像装置であって、凹部２は、上面視で撮像素子３の受光部３ａを露出させる大きさで凹部２の底面よりも小さい開口２ａを有し、開口２ａの周辺に電子部品４が搭載されている。
図１に示す例では、撮像素子３は配線基板１の凹部２の底面に搭載され、凹部２の底面の配線導体１ｃと撮像素子３とはボンディングワイヤを接続部材５として電気的に接続されている。凹部２の開口２ａが上面視で撮像素子３の受光部３ａを露出させる大きさで凹部２の底面よりも小さいことから、配線基板１の上面で、上面視で凹部２の底面と重なる位置、すなわち、撮像素子３の周縁部や撮像素子３と配線基板１との接続領域と上面視で重なる位置に電子部品４を搭載することができる。このことから、従来の、凹部２内の接続領域の外側あるいは凹部２よりも外側に電子部品４を搭載する場合に比べて、配線基板１が電子部品４の搭載領域の分だけ大きくなることがないので、小型の撮像装置となる。図１に示す例では、電子部品４は、その全体が上面視で撮像素子３の周縁部や接続領域と重なる位置に搭載されているが、電子部品４の一部が上面視で凹部２の底面と重なるように搭載すれば、凹部２よりも外側に設ける電子部品４の搭載領域を小さくすることができる。撮像装置の大きさをより小さくするには、電子部品４をより内側に搭載するようにすればよい。
また、図２（ｂ）に示す例のように、撮像装置の上にレンズ７を配置して撮像モジュールとする場合には、レンズ７を固定するレンズ固定部材８を配線基板１の上面の上面視で凹部２の底面と重なる位置に搭載し、電子部品４は配線基板１の上面の外縁部に搭載してもよい。この場合は、図１に示す撮像装置の配線基板１の上面の外縁部にレンズ固定部材８を搭載した、図２（ａ）に示す撮像モジュールの例とは、電子部品４を搭載する位置とレンズ固定部材８を搭載する位置とが入れ替わっただけであり、撮像装置および撮像モジュールは同様に小型である。すなわち、上面視で凹部２の底面と重ならない位置にも電子部品４を搭載してもよい。開口２ａの周囲の上面視で凹部２の底面と重なる位置、すなわち、凹部２の上方に周囲から突出した部分は、厚みが薄く強度も低いので、図２（ａ）に示す例のように、配線基板１の上面の外縁部にレンズ固定部材８を搭載する方がこの部分に外部からの力が加わり難く、またレンズ固定部材８によって電子部品４を保護することができるので好ましい。
図２（ｃ）に示す例のように、撮像素子３をフリップチップ接続する場合は、撮像素子３の周囲に接続領域を設けなくてよいので、さらに小型化できる。上記のような電子部品４の搭載位置による撮像装置の小型化は、撮像素子３と配線基板１とがワイヤボンディングによって接続される場合に、より効果的である。撮像素子３をフリップチップ接続する場合であっても、撮像素子３の上面にＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル・シグナル・プロセッサ）のような受光部３ａ以外のものが形成されている場合には、開口２ａの周囲の上面視で撮像素子３と重なる領域を大きくすることができるので、配線基板１の外寸を大きくすることなく電子部品４を搭載することができる領域が大きくなり、撮像装置をより小型化しやすくなる。なお、凹部２の上方に周囲から突出した部分の長さは、凹部２、撮像素子３および受光部３ａの大きさによって設定するものであるが、例えばこの長さが１〜２ｍｍ程度あれば、配線基板１の外寸を変えることなしに0.6ｍｍ×0.3ｍｍ程度の大きさの電子部品４を多数搭載することができる。
また、従来の配線基板１の下面に電子部品４を搭載する場合に比べて、電子部品４を収納するための凹部２を形成するために増加する配線基板１の厚み分だけ撮像装置の厚みを薄くすることができる。配線基板１の上面に電子部品４を搭載する分だけ凹部２内に搭載するよりも撮像装置の厚みは厚くなるが、撮像装置が組み込まれるデジタルカメラのレンズあるいは、図２に示す例のような撮像モジュールのレンズ７と撮像素子３との間には、通常レンズの焦点距離等に応じた高さの空間が存在し、この空間内に電子部品４が収まることで厚みの増加の影響はなくなり、撮像モジュールの厚みが増加することもない。また、撮像装置と外部回路基板との間に電子部品４を搭載するための空間を設ける必要がなく、撮像素子３の下方の配線基板１の厚みを薄くできるので、配線基板１の下面から撮像素子３の熱を放熱することができ、熱ノイズの影響が小さい、高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置となる。
配線基板１は、セラミックスや樹脂等の絶縁体から成る絶縁基板の表面や内部に配線導体１ｃが形成されたものであり、凹部２の開口２ａとなる貫通孔および電子部品４を搭載するための配線導体１ｃを有する上側配線基板１ａと、撮像素子３の電極と電気的に接続するための配線導体１ｃを有する下側配線基板１ｂとが接合されて構成される。下側配線基板１ｂに撮像素子３を搭載してから上側配線基板１ａを接合することによって、開口２ａよりも大きい撮像素子３を凹部２の底面に搭載することができる。図１および図２（ａ）に示す例では、配線基板１は、開口２ａとなる貫通孔を有する平板状の上側配線基板１ａと凹部２の底面側となる凹部を有する下側配線基板１ｂとを接合して構成されている。図２（ｂ）に示す例では、配線基板１は、開口２ａおよび凹部２の上側となる、下側の開口よりも上側の開口の方が小さい貫通孔を有する平板状の上側配線基板１ａと凹部２の底面側となる凹部を有する下側配線基板１ｂとを接合して構成されている。図２（ｃ）に示す例では、配線基板１は、凹部２となる、下側の開口よりも上側の開口の方が小さい貫通孔を有する平板状の上側配線基板１ａと平板状の下側配線基板１ｂとを接合して構成されている。
上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとの接合部は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す例のように、上側配線基板１ａおよび下側配線基板１ｂの少なくとも一方に、互いにかみ合う、開口２ａを取り囲む環状の段差または環状の凹凸を設けるとよい。これによれば、接合面積が増えることによって接合強度が高まり、さらに、互いに嵌合するような凹凸を設けると、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとの位置合わせも容易になる。また、接合部において上側配線基板１ａの配線導体１ｃと下側配線基板１ｂの配線導体１ｃとをはんだで接合する場合などは、クリームはんだに含まれるフラックスやはんだ粒子が飛散して撮像素子３の受光部３ａ等に付着してしまうことを防ぐこともできる。導電性樹脂によって接合する場合も、凹部２内に導電性樹脂が流れ込んで、凹部２内の配線導体１ｃ同士が短絡してしまうことなどを防止することができる。
また、配線基板１が、開口２ａを有する上側配線基板１ａの下面と凹部２の底面を有する下側配線基板１ｂの上面とが接合されてなり、上側配線基板１ａおよび下側配線基板１ｂの接合面の少なくとも一方に平面視で開口２ａを取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されているものであるとよい。このような構成とすることによって、接合面に互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸があるので、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとが接合された接合部から凹部２内へ光が侵入することを防ぐことができる。
このような構造の撮像装置は、特に、赤外線領域や紫外線領域の光を含む、可視光よりも広い波長領域の光を捉える撮像素子を用いた場合や、わずかな光を検出することのできる高感度の撮像素子を用いた場合に、より効果的である。また、接合材として例えば異方性導電膜（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（Anisotropic
Conductive Paste：ＡＣＰ）のように、使用できるバインダーに制限があり、接合材の
みで十分な遮光ができない場合に用いると、より効果的である。
Conductive Paste：ＡＣＰ）のように、使用できるバインダーに制限があり、接合材の
みで十分な遮光ができない場合に用いると、より効果的である。
図３（ａ）に示す例では、配線基板１は、開口２ａとなる貫通孔を有するとともに、貫通孔を取り囲むように、外周側の厚みが小さくなるような環状の段差を下面に有する平板状の上側配線基板１ａと、凹部２となる凹部を上面に有する下側配線基板１ｂとが、上側配線基板１ａの段差よりも外周側の下面と下側配線基板１ｂの側壁部の上面とを互いにかみ合わせるように接合して構成されている。また、図３（ｂ）に示す例では、配線基板１は、開口２ａとなる貫通孔を有するとともに、凹部２の上側となる凹部を下面に有する上側配線基板１ａと、凹部２の底面側となる凹部を上面に有するとともに、凹部の側壁部の上面の外周側が低くなるような環状の段差を有する下側配線基板１ｂとが、上側配線基板１ａの側壁部の下面と下側配線基板１ｂの側壁部の上面の外周側とを互いにかみ合わせるように接合して構成されている。また、図３（ｃ）に示す例では、配線基板１は、開口２ａとなる貫通孔を有するとともに、貫通孔を取り囲むように環状の凸部１ｄを下面に有する平板状の上側配線基板１ａと、凹部２となる凹部を上面に有するとともに、凹部の側壁部の上面に凹部を取り囲むように環状の第２の凹部１ｅを有する下側配線基板１ｂとが、上側配線基板１ａの側壁部の下面と下側配線基板１ｂの側壁部の上面とを、凸部１ｄと第２の凹部１ｅとがかみ合うように接合して構成されている。
また、例えば、接合面に環状の凹凸を形成する場合は、図３（ｃ）ならびに図４（ａ）および図４（ｂ）に示す例のように、上側配線基板１ａの下面に開口２ａを取り囲んで、下側配線基板１ｂの凹部の開口よりも大きい環状の凸部１ｄを形成するとともに、下側配線基板１ｂの側壁部の上面に、下側配線基板１ｂの凹部の開口を取り囲んだ環状の第２の凹部１ｅを形成すればよい。ここで、図４（ａ）は上側配線基板１ａの下面図であり、図４（ｂ）は下側配線基板１ｂの上面図である。なお、接合面に環状の段差を形成する場合も、上述した環状の凹凸の場合と同様に形成すればよい。
図３および図４に示す例のような構造の撮像装置は、例えば配線基板１の絶縁基板がセラミックスから成る場合には、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸は、絶縁基板用のセラミックグリーンシートを金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工方法等によって加工して、それらを積層することによって形成することができる。図４に示した例のような、環状の凸部を打ち抜き加工した後にセラミックグリーンシートを単独で保持することが難しい場合には、焼成後に飛散する有機物等からなるシートでこのセラミックグリーンシートを保持して積層したり、打ち抜き加工と同時に積層したりすればよい。また、絶縁基板１と実質的に同等の材質からなるセラミックペーストを塗布することによって環状の段差または環状の凹凸を形成してもよい。このような場合には、環状の段差または環状の凹凸の高さを大きくするために、セラミックペーストを複数回塗布しても
よい。さらに、環状の段差または環状の凹凸を、その断面が階段状になるようにセラミックペーストを塗布して形成してもよい。このような場合には、セラミックペーストを重ねた際に段差または凹凸の側壁が自重により変形することを低減することができる。また、焼成後に切削加工によって、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸を形成しても構わない。また、絶縁基板が樹脂から成る場合には、適当な金型を用いて互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸を形成するか、切削加工によって形成すればよい。
よい。さらに、環状の段差または環状の凹凸を、その断面が階段状になるようにセラミックペーストを塗布して形成してもよい。このような場合には、セラミックペーストを重ねた際に段差または凹凸の側壁が自重により変形することを低減することができる。また、焼成後に切削加工によって、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸を形成しても構わない。また、絶縁基板が樹脂から成る場合には、適当な金型を用いて互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸を形成するか、切削加工によって形成すればよい。
配線導体１ｃには、上側配線基板１ａの上面に形成され、電子部品４を搭載するための搭載電極となるもの、下側配線基板１ｂの凹部２の底面に形成され、接続部材５を介して撮像素子３の電極に接続される接続電極となるもの、下側配線基板１ｂの外面に形成され、外部回路基板の配線導体に接続するための外部端子電極となるもの、上側配線基板１ａおよび下側配線基板１ｂの内部に形成され、搭載電極，接続電極，外部電極を互いに接続する内部配線導体となるもの（図示せず）がある。
図２（ｂ）に示す例のように、凹部２の底面の外側に一段高い段差部を設け、その上に接続電極を配置してもよい。内部配線導体は、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとを接合する際に電気的に接続されるので、その一部がそれぞれの接合面に露出して形成される。内部配線導体の接合面に露出する部分は、上側配線基板１ａおよび下側配線基板１ｂのそれぞれの絶縁基板を貫通する貫通導体が露出する部分となるが、貫通導体の横断面は小さいので、上側配線基板１ａおよび下側配線基板１ｂそれぞれの接合面に幅広の接続パッドを形成しておくと、上側配線基板１ａの配線導体１ｃと下側配線基板１ｂの配線導体１ｃとを良好に接合しやすくなるので好ましい。
また、図２（ａ）に示す例では外部端子電極となる配線導体１ｃは配線基板１の下面に配置しているが、図２（ｂ）に示す例のように、配線基板１の側面に配置してもよく、側面に形成した凹部（切欠き部）の内面に形成したり、凹部（切欠き部）を導体で充填したりした、いわゆるキャスタレーション導体としても構わない。
撮像装置は以下のようにして作製される。まず、上記のような上側配線基板１ａおよび下側配線基板１ｂを準備する。
配線基板１（上側配線基板１ａ，下側配線基板１ｂ）の絶縁基板は、セラミックスや樹脂等の絶縁体から成るものである。セラミックスから成る場合は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等が挙げられ、樹脂からなる場合は、例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂または四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等が挙げられる。また、ガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものも挙げられる。
絶縁基板が、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），シリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ）およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状にするとともに、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用してシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得て、次に、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約1500〜1800℃）で焼成することによって製作される。配線基板１の凹部２は、絶縁基板用のセラミックグリーンシートのいくつかに、凹部２用の貫通孔を、金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工方法等によって形成しておくことにより、形成することができる。このとき、開口２ａとなる貫通孔は他の貫通孔よりも小さくしておけばよい。図２（ｂ）に示す例のように凹部２内に段差部を有する場合は、セラミックグリーンシートに大きさの異なる貫通孔を形成して
積層することによって形成することができる。
積層することによって形成することができる。
また、絶縁基板が例えば樹脂から成る場合は、所定の絶縁基板の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法やインジェクションモールド法等によって成形することにより形成することができる。また、絶縁基板は、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成することができる。
また、絶縁基板を構成する上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとは、異なる材質であっても構わない。上側配線基板１ａをその上に接合される透明板材６あるいはレンズ固定部材８の熱膨張係数と下側配線基板１ｂの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有するものにすると、配線基板１と透明板材６あるいはレンズ固定部材８との熱膨張の差による撮像装置の歪みを抑制することができるので好ましい。例えば、下側配線基板１ｂがアルミナセラミックス（熱膨張係数：約７×10−６／℃）から成り、水晶（熱膨張係数：約11×10−６／℃）から成る透明板材６が上側配線基板１ａの開口２ａを塞ぐように接合されている場合であれば、上側配線基板１ａをステアタイトセラミックス（熱膨張係数：約９×10−６／℃）から成るものとするとよい。
配線導体１ｃは、絶縁基板がセラミックスから成る場合は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属粉末メタライズから成り、絶縁基板用のセラミックグリーンシートに配線導体１ｃ用の導体ペーストをスクリーン印刷法等によって所定形状で印刷して、絶縁基板用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基板の所定位置に形成される。内部導体のうち、セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストを印刷することによって、セラミックグリーンシートに形成した貫通孔を充填しておけば形成することができる。このような導体ペーストは、上記金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、この導体ペーストには、絶縁基板との接合強度を高めるために、ガラスやセラミックスを含んでいても構わない。
絶縁基板が樹脂から成る場合には、配線導体１ｃは、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンまたはそれらの合金等の金属材料から成る。例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に配線導体１ｃの形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。内部導体のうち、樹脂シートを厚み方向に貫通する貫通導体は、導体ペーストの印刷やめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成すればよい。また、金属箔や金属柱を樹脂成形によって一体化させたり、絶縁基板にスパッタリング法，蒸着法等あるいはめっき法等を用いて被着させたりして形成される。
配線導体１ｃの露出する表面には、電解めっき法や無電解めっき法等のめっき法によってめっき層が被着される。めっき層は、ニッケルまたは金等の耐蝕性や接続部材５の接続性に優れる金属からなるものであり、例えば、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着される。これにより、配線導体１ｃが腐
食することを効果的に抑制することができるとともに、撮像素子３と配線導体１ｃとの固着、配線導体１ｃとボンディングワイヤ等の接続部材５との接合、配線導体１ｃと電子部品４との接合および配線導体１ｃと外部電気回路基板の配線導体との接続を強固にすることができる。
食することを効果的に抑制することができるとともに、撮像素子３と配線導体１ｃとの固着、配線導体１ｃとボンディングワイヤ等の接続部材５との接合、配線導体１ｃと電子部品４との接合および配線導体１ｃと外部電気回路基板の配線導体との接続を強固にすることができる。
次に、ＣＣＤ型あるいはＣＭＯＳ型の撮像素子３を、受光部３ａを上面側に向けて下側
配線基板１ｂの上に搭載する。撮像素子３の搭載は、図１，図２（ａ）および図２（ｂ）に示す例では、凹部２の底面に例えば銀粉末を含むエポキシ樹脂等から成る導電性接着剤やはんだ等の接合材にて固定し、撮像素子３の電極と配線導体１ｃとを接続部材５として金等から成るボンディングワイヤで電気的に接続して行なっている。この場合は、下側配線基板１ｂが凹部を有さない平板状であると、ボンディングツールが移動する際に凹部２の内壁に当たることがなく、凹部２の底面の配線導体１ｃの外側にボンディングツールが当たらないようにするための空間を設ける必要がないので、撮像装置をより小型にすることができる。また、下側配線基板１ｂに凹部を形成している場合と比較して、その製作過程において、下側配線基板１ｂに発生する反りが小さく、撮像素子３の搭載部を平坦に形成しやすい。平坦な面に撮像素子３を搭載することができるので、より高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置とすることができる。また、図２（ｃ）に示す例のように、凹部２の底面に配設された配線導体１ｃに、はんだによる接合やＡｕバンプの超音波接合、あるいは異方性導電性樹脂による接着によってフリップチップ接合して搭載しても構わない。なお、はんだやＡｕバンプによるフリップチップ接合を行なう場合には、撮像素子３の下の空間にアンダーフィル材（図示せず）を充填する。
配線基板１ｂの上に搭載する。撮像素子３の搭載は、図１，図２（ａ）および図２（ｂ）に示す例では、凹部２の底面に例えば銀粉末を含むエポキシ樹脂等から成る導電性接着剤やはんだ等の接合材にて固定し、撮像素子３の電極と配線導体１ｃとを接続部材５として金等から成るボンディングワイヤで電気的に接続して行なっている。この場合は、下側配線基板１ｂが凹部を有さない平板状であると、ボンディングツールが移動する際に凹部２の内壁に当たることがなく、凹部２の底面の配線導体１ｃの外側にボンディングツールが当たらないようにするための空間を設ける必要がないので、撮像装置をより小型にすることができる。また、下側配線基板１ｂに凹部を形成している場合と比較して、その製作過程において、下側配線基板１ｂに発生する反りが小さく、撮像素子３の搭載部を平坦に形成しやすい。平坦な面に撮像素子３を搭載することができるので、より高画質の画像信号を出力することのできる撮像装置とすることができる。また、図２（ｃ）に示す例のように、凹部２の底面に配設された配線導体１ｃに、はんだによる接合やＡｕバンプの超音波接合、あるいは異方性導電性樹脂による接着によってフリップチップ接合して搭載しても構わない。なお、はんだやＡｕバンプによるフリップチップ接合を行なう場合には、撮像素子３の下の空間にアンダーフィル材（図示せず）を充填する。
次に、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとを、それぞれの接合面に露出した配線導体１ｃ同士を電気的に接続しつつ接合する。例えば、上下の配線導体１ｃをはんだ等の導電性の接合材によって電気的に接続し、その周囲にエポキシ系樹脂等の接合材を塗布することによって、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとの接合を補強するとともに、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとの間を封止する。あるいは、ＡＣＦやＡＣＰを用いて、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとの接合と、上下の配線導体１ｃの電気的接続とを同時に行なっても構わない。
電子部品４は、電気信号を処理するＩＣ，コンデンサ，コイルまたは抵抗等であり、はんだ等の導電性の接合材によって配線導体１ｃに接続して搭載される。電子部品４の配線基板１への搭載は、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとを接合して配線基板１とした後でもよいし、これらを接合する前の上側配線基板１ａへ搭載してもよい。ただ、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとを接合した後に電子部品４を搭載する場合は、開口２ａの周囲の絶縁基板は厚みが薄く、その下方が凹部２による空間となっていることから、電子部品４を搭載する際の衝撃によって配線基板１の開口２ａの周囲にクラックが発生する場合があるので、上側配線基板１ａに電子部品４を搭載し、下側配線基板１ｂに撮像素子３を搭載した後、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとを接合することが好ましい。上側配線基板１ａに電子部品４を搭載する場合であっても、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す例のように上側配線基板１ａに電子部品４を搭載する場合には、同様の破損等が発生することを抑制するために、上側配線基板１ａの貫通孔の形状に対応した形状の凸部を備えた支持板上に上側配線基板１ａを載置して行なうのが好ましい。
また、図２（ａ），図２（ｂ）および図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す例のように、上述したような撮像装置において、配線基板１の上面に、凹部２の開口２ａを塞ぐように透明板材６が取り付けられていることが好ましい。このような構成にすると、凹部２内に水分や塵芥が入り込んで撮像素子３の受光部３ａに付着することがないので、撮像素子３を保護することができるとともに受光を妨げることがなく、高画質な画像信号を出力することが可能となる。例えば、レンズ７が固定された固定部材８を配線基板１の上面に接合する際に発生する屑が開口２ａから凹部２内に入り込むのを防ぐことができる。また、上側配線基板１ａと下側配線基板１ｂとを接合した後に、はんだで電子部品４を搭載する場合は、透明板材６を取り付けた後に電子部品４を搭載すると、クリームはんだに含まれるフラックスやはんだ粒子が飛散して開口２ａから凹部２内に侵入して、撮像素子３の受光部３ａ等に付着してしまうことを防ぐことができる。
透明板材６は、水晶やガラスあるいはエポキシ樹脂等の樹脂等から成り、熱硬化型や紫外線硬化型等のエポキシ樹脂やガラス等の接着剤によって配線基板１に接合される。例えば配線基板１の上面の開口２ａの周囲あるいは透明板材６の外縁部に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂をディスペンス法によって塗布し、配線基板１の上に透明板材６を載置して紫外線を照射することで、接着剤が硬化して透明板材６が取り付けられて、凹部２が封止される。
透明板材６の上には、フィルタを形成してもよい。透明板材６の上に直接にフィルタを形成することは、透明板材６の上に別に作製したフィルタを配置する場合に比較して、撮像装置の厚みを低減できるので好ましい。このフィルタとしては、結晶方位角が異なる２〜３枚の水晶板を重ね、水晶板の複屈折の特性を利用して撮像素子３がとらえた映像に発生するモアレ現象を防止するローパスフィルタがある。透明板材６として水晶板を用いた場合には、透明板材６をこのローパスフィルタの水晶板の一枚として兼用できる。また、一般的に赤色から赤外領域での感度が人間の視覚に比べて高い感度傾向を持つ撮像素子３を人間の目の色合い感度と合わせるために、赤色から赤外領域の波長の光をカットするためのＩＲ（InfraRed：赤外線）カットフィルタもある。ＩＲカットフィルタは、透明板材６の表面に誘電体多層膜を数十層交互に形成することによって作製することができる。誘電体多層膜は、通常は屈折率が1.7以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層と、屈折
率が1.6以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層とを、蒸着法やスパッタリング法等
を用いて交互に数十層積層することによって形成される。屈折率が1.7以上の誘電体材料
としては、例えば五酸化タンタル，酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタンまたは酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が1.6以下の誘電体材料としては、例えば酸化珪素，
酸化アルミニウム，フッ化ランタンまたはフッ化マグネシウム等が用いられる。
率が1.6以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層とを、蒸着法やスパッタリング法等
を用いて交互に数十層積層することによって形成される。屈折率が1.7以上の誘電体材料
としては、例えば五酸化タンタル，酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタンまたは酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が1.6以下の誘電体材料としては、例えば酸化珪素，
酸化アルミニウム，フッ化ランタンまたはフッ化マグネシウム等が用いられる。
また、本発明の撮像モジュールは、図２（ａ）〜図２（ｃ）にそれぞれ断面図で示す例のように、上記各構成の本発明の撮像装置の配線基板１の開口の上方にレンズ７が配置されている。このような構成により、小型・薄型で高画質な画像信号を出力することが可能な撮像モジュールとなる。レンズ７は、ガラスあるいはエポキシ樹脂，アクリル樹脂等の樹脂等から成り、レンズ固定部材８に取り付けられることによって、レンズ固定部材８の開口部を介してレンズ７を透過した光を受光部３ａに効率的に入射させることができる。レンズ固定部材８は、樹脂または金属等から成り、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す例のように、エポキシ樹脂または半田等の接着剤によって配線基板１の上面に固定される。あるいはレンズ固定部材８に予め設けられた鉤部等によって配線基板１に固定される。
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、図３（ｃ）に断面図で示す例のように、開口２ａは、上側が小さくなるように側面が傾斜したものであっても構わない。このような開口２ａであれば、外部の光を撮像素子３の受光部３ａへと良好に入射させやすくなる。また、互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸は、平面視で開口２ａを取り囲んで複数（二重または三重に）形成されていてもよい。この場合には、接合部からの光の侵入をより確実に防ぐことができる。
１・・・配線基板
１ａ・・・上側配線基板
１ｂ・・・下側配線基板
１ｃ・・・配線導体
１ｄ・・・凸部
１ｅ・・・第２の凹部
２・・・凹部
２ａ・・・開口
３・・・撮像素子
３ａ・・・受光部
４・・・電子部品
５・・・接続部材
６・・・透明板材
７・・・レンズ
８・・・レンズ固定部材
１ａ・・・上側配線基板
１ｂ・・・下側配線基板
１ｃ・・・配線導体
１ｄ・・・凸部
１ｅ・・・第２の凹部
２・・・凹部
２ａ・・・開口
３・・・撮像素子
３ａ・・・受光部
４・・・電子部品
５・・・接続部材
６・・・透明板材
７・・・レンズ
８・・・レンズ固定部材
Claims (4)
- 配線基板の上面に形成された凹部の底面に受光部を上にして撮像素子が搭載された撮像装置であって、前記凹部は、上面視で前記撮像素子の前記受光部を露出させる大きさで前記凹部の底面よりも小さい開口を有し、該開口の周辺に電子部品が搭載されていることを特徴とする撮像装置。
- 前記凹部の前記開口を塞ぐように透明板材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 前記配線基板が、前記開口を有する上側配線基板の下面と前記凹部の前記底面を有する下側配線基板の上面とが接合されてなり、前記上側配線基板および前記下側配線基板の接合面の少なくとも一方に平面視で前記開口を取り囲むように互いにかみ合う環状の段差または環状の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮像装置の、前記配線基板の前記開口の上方にレンズが配置されていることを特徴とする撮像モジュール。
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