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JP3600147B2 - 固体撮像素子の実装方法 - Google Patents

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solid
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俊洋 古沢
泰宏 浅野
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【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10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13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13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16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17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20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20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)

  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. 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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