专利名称：固态成像装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种固态成像装置及其制造方法，更具体地，涉及一种使用固态成像 元件的小型固态成像装置，例如监视照相机、医用照相机、车载照相机和用在信息通信终端 中的照相机，以及一种制造该固态成像装置的方法。
背景技术：
近年来，迅速出现一种对用于便携电话、车载部件等的小照相机的需求。该类型的 小照相机使用固态成像装置，该固态成像装置通过固态成像元件将图像输出作为电信号， 该图像通过诸如透镜的光学系统输入。随着成像装置变得进一步小型化且完善，照相机变 得更小。结果，增加了照相机在各种场合的用途，用作视频输入装置的照相机的市场现在正 在扩大。在使用现有技术的半导体成像元件的成像装置中，在壳体或结构上形成了各个部 件，例如透镜、半导体成像元件、以及具有用于半导体成像元件的驱动电路和信号处理电路 的LSI，并使这些部件结合起来。通过将元件安装在平板形的印刷板上来完成由这种结合实 现的安装结构。然而，因为需要进一步减小便携电话等的厚度，所以对单个器件的薄型化的 要求逐年增加。为了到达该要求，已经尝试着通过使用柔性布线板或通过倒装安装方法将 IC直接安装在透光构件上，来使成像装置进一步薄型化。例如，专利文献1公开了一种结构，在该结构中，透光构件和光电转换元件横跨柔 性布线板彼此相对地布置。图8示出专利文献1所描述的光电转换元件。在该转换元件中，透光构件101经 由粘合剂103连结至柔性布线板102。在柔性布线板102中，金属布线图案105布置在树脂 膜104上，并且其中形成有开口 106。透光构件101和成像元件112设置成横跨开口 106彼 此相对。凸起113设置在固态成像元件112的电极垫117上，该固态成像元件112包括形 成在成像元件112的成像区域中的微透镜115。凸起113经由各向异性导电膜111电连接 到柔性板102的金属布线图案105。此外，通过密封树脂116进一步加强固态成像元件112 的连结强度。同时，如上所述，当固态成像装置薄型化时，并当采用具有大量像素的固态成像元 件时，固态成像元件工作期间产生的热量变得更大，因而使IC发热。结果，由此出现的故障 信号操作和对装备有变得局部发热的固态成像元件的便携电话等的影响变得难以忽视。专 利文献2公开了一种使固态成像装置散热以应对故障操作和不利影响的方法。在专利文献2描述的固态成像装置中，Peltier元件(珀耳帖元件)对受热的固 态成像元件进行冷却，并通过设置成与固态成像元件相对的热沉来散热。专利文献1 JP-B-3207319专利文献2 JP-A-6-23331
发明内容
本发明要解决的问题
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然而，在专利文献1描述的成像装置中，透光构件和光电转换元件仅由柔性布线 板保持。因此，它们的刚度不能得以维持。当该成像装置安装在诸如便携电话的要求具有 高耐冲击和耐挤压能力的装置中时，出现了不能保证成像元件的强度的问题，这又会导致 电连接的问题。当专利文献2描述的方法应用于固态成像装置时，必须要附接Peltier元件，并通 过曲折的导热构件将该Peltier元件联结到壳体。此外，必须提供用于驱动该Peltier元 件的电源布线等。结果，存在成像装置尺寸和成本增加的问题。考虑上述情况做出了本发明，本发明的目的是提供一种能够有效散热的薄型且可 靠性高的固态成像装置。解决问题的手段本发明的固态成像装置的特征在于，具有不平坦形状的表面的树脂模形成在倒装 安装到具有开口部的基底的固态成像元件的背面上。根据该构造，由于与空气接触的面积变得更大，因此固态成像元件产生的热量可 以有效地排出，这可以防止固态成像元件升至高温时导致的错误。由于固态成像装置具有 使热量从固态成像元件的背面散出的简单结构，因此固态成像装置可以容易地薄型化并具 有高刚度。因此，可以提供能够减小便携电话等的尺寸的优良的固态成像装置。根据本发明，在固态成像装置中，树脂模包括外表面与固态成像元件之间的距离 大的部分；和距离小的部分，从而具有散热器片的功能。通过该构造，固态成像元件产生的热量沿着散热器片的外表面传递，使得热量有 效地散到外部空气中。本发明包括不平坦形状包括条带图案的固态成像装置。通过该构造，外部空气通过条带图案的凹槽形成层流，固态成像元件的热量有效 地散到外部空气中。本发明包括不平坦形状限定出多个柱状的突起的固态成像装置。该构造可以增加树脂模的外表面的表面积，还可增加与外部空气接触的面积，由 此固态成像元件的热量有效地散到外部空气中。本发明包括不平坦形状包括格子图案的固态成像装置。该构造可以增加树脂模的外表面的表面积，还可增加与外部空气接触的面积。此 外，贯穿到侧表面中的凹槽沿着形成为格子图案的不平坦表面的外壁形成为格子图案。因 此，有效地产生了层流，固态成像元件的热量有效地散到外部。在固态成像装置中，本发明的特征在于包括多层板，包括具有开口部的柔性布线 板(下面称为“柔性布线板”)和一体地层叠在柔性布线板上的加强板；透光构件，位于多 层板的加强板一侧，以封闭开口部；和固态成像元件板，位于多层板的柔性布线板一侧，其 中，加强板具有设置固态成像元件板用的基准孔，并且其中，加强板在基准孔的周缘周围从 柔性布线板露出，并且，以基准孔为共同基准，固态成像元件板和透光构件被放置在多层板 的两侧。根据该构造，固态成像装置具有如下优点，即使当具有小厚度时也可以提供高刚 度，还可以确保固态成像元件的强度，并且可以使光轴以高精度对准。具体地，柔性板和加 强板具有相同的外形和尺寸，并形成多层结构。加强板具有在安装固态成像元件板和透光构件(或光学透镜)时使用的基准孔。加强板的表面在基准孔周围从柔性布线板侧露出。 可以通过共同地利用基准孔从前侧和后侧来放置固态成像元件板和透光构件。因此，固态 成像装置可以容易地薄型化并以优良的可操作性而组装。此外，能够获得高刚度和光轴的 高精度对准。因此，可以提供在小型化方面显示出优越性的优良的固态成像装置，例如便携 电话。正如这里使用的，术语“固态成像元件板”是指通过在半导体板上形成固态成像元件 而生产出的板，例如硅板，主要是单个分割的芯片。基准孔可以包括与外部局部连通的所谓 的切口部，以及所谓的定位孔，定位孔的外边缘由壁围绕。此外，以基准孔作为基准的布线 图案、外部轮廓等也可以间接地用于定位。本发明包括这样的固态成像装置，其中，透光构件和光学透镜附接到加强板，并且 从前侧和后侧以基准孔为共同基准来定位光学透镜和固态成像元件板。而且，还优选的是， 以基准孔为共同基准，来定位透光构件。用在本发明的固态成像装置中的透光构件可以是光学滤波器。结果，进入固态成 像元件的红外区的光被切断，使得可以获得优良的成像特性。用在本发明的固态成像装置中的加强板也可以是金属板。结果，可以获得固态成 像装置的高刚度。用在本发明的固态成像装置中的柔性布线板的布线图案的接地部和由金属板制 成的加强板可以电连接在一起。结果，可以得到稳定的电特性。用在本发明的固态成像装置中的透光构件所要放置的加强板的开口部的周边可 以在厚度上小于开口部的周围。结果，消除了透光构件的位移，还可以抑制安装用粘合剂的 扩散。借助连接器或布线板，可以确保用于从用在本发明的固态成像装置中的柔性布线 板提取电信号的电路径。结果，可以在使柔性布线板和加强板减小到最小所需的尺寸的同 时，提取电信号。芯片部件可以安装在用于本发明的固态成像装置的柔性布线板上。结果，增加了 电布线的设计自由度，并且芯片部件可以放置在固态成像元件附近，使得电特性可以得到 优化。本发明包括树脂模由高导热性材料制成的固态成像装置。该构造能够使固态成像元件的热量有效地散到空气中。本发明包括通过倒装安装方法将固态成像元件安装在具有开口部的柔性布线板 上的步骤；用模制树脂填充固态成像元件的背面的步骤；和在填充步骤之后，利用具有预 定的不平坦形状的压模通过转印形成不平坦形状、并使具有该不平坦形状的树脂硬化的步
马聚ο根据本发明，可以在树脂模上相当容易地形成不平坦形状。即使在树脂模的形状 或材料因模型改变而变化时，也可以容易地应对这种变化。因此，可以在不浪费地使用树脂 的条件下降低成本。本发明还包括通过倒装安装方法将固态成像元件安装在具有开口部的柔性布线 板上的步骤；和使用具有不平坦形状的金属模通过注塑成型形成树脂密封部的步骤。根据该构造，能够以比通过压模提供的自由度高的自由度来形成不平坦形状，从 而可以使热辐射更有效率。
本发明还包括通过倒装安装方法将固态成像元件安装在具有开口部的柔性布线 板上的步骤；和使用具有不平坦形状的金属模通过热熔技术形成树脂密封部的步骤。根据该构造，能够用更简单的设备且在更短的时间内制造固态成像装置，从而制 造成本可以降低。本发明的优点本发明可以使固态成像装置薄型化，并且可以容易地提供显示出高刚度和精度提 高的高度可靠的固态成像装置。从而，也可以使便携终端装置薄型化。
图1是本发明第一实施例的固态成像装置的分解斜视图。
图2是用在第一实施例的固态成像装置中的柔性布线板的顶视图。
图3是第一实施例的固态成像装置的分解斜视图。
图4是第一实施例的固态成像装置的斜视图。
图5是第一实施例的固态成像装置的斜视图。
图6是示出第一实施例的固态成像装置的热流体的仿真结果的视图。
图7是第二实施例的固态成像装置的斜视图。
图8是现有技术的固态成像装置的横截面图。
附图标记说明
1柔性布线板
Ia膜基底
Ib金属布线图案
2加强板
3基准切口部
4,6,8加强板的露出部
5基准孔
7开口部
10固态成像元件板
11芯片部件
12连接器
13台阶部
14透光构件
15光学透镜
16透镜壳体
17基准突出部
18模制树脂
19模制树脂切口部
20布线电缆
具体实施例方式下面参照附图详细描述本发明的实施例。(第一实施例)图1是第一实施例的固态成像装置的分解斜视图。图2是用在第一实施例的固态 成像装置中的柔性布线板的顶视图。图3是从后面观察时得到的第一实施例的固态成像装 置的分解斜视图。图4是本发明的固态成像装置的斜视图。图5是本发明的固态成像装置 的斜视图。此外，图6是示出热流体仿真得到的放热效果的结果的视图。如图1和5所示，在固态成像装置中，具有不平坦形状的表面的树脂模18形成在 固态成像元件板10的背面上，该固态成像元件板10通过倒装安装方法安装到具有开口部 7的柔性布线板1。树脂模18可以通过如下步骤容易地制造，即，在用模制树脂涂覆固态成 像元件的背面之后，使用具有不平坦的条带形状的压模通过转印在所涂覆的背面形成不平 坦的形状，随后加热树脂并使其硬化。固态成像装置包括多层板，包括柔性布线板1和加强板2，柔性布线板1具有开 口部7，柔性布线板1 一体地堆叠在加强板2上；透光构件14和光学透镜15，设置在多层板 的加强板2 —侧，以封闭开口部7 ；以及固态成像元件板10，设置在多层板的柔性布线板1 一侧。加强板2包括用作固态成像元件板设置用的基准孔的切口部3和定位基准孔5。加 强板2在切口部3和定位孔5的周缘周围露出到柔性布线板1。以这两个基准孔作为共同 基准，固态成像元件板、透光构件14和光学透镜15 (透镜壳体16)设置在多层板的两侧。在该实施例中，柔性布线板1和外形及尺寸与柔性布线板1相同的加强板2层叠 并结合以成为一体。在该情况下采用的柔性布线板1中，厚度为25μπι的聚酰亚胺树脂膜 用作膜基底(基膜)la，厚度为200μπι的SUS板用作加强板2。在加强板2中开有用作基 准孔的切口部3，加强板的露出部4形成在切口部3周围。此外，设置有用作基准孔的定位 孔5，加强板2的露出部6形成在定位孔5周围。具体地，用作基准孔的切口部3和定位孔 5可以从前侧和后侧被识别，作为由加强板2形成的基准形状。设置有开口部7，加强板2 的露出部8形成在开口部7周围。如图2的顶视图所示，在柔性布线板1中，金属布线图案Ib形成在膜基底Ia上， 并布置成使得固态成像元件板10电连接到金属布线图案lb。在柔性布线板1上，设置有 芯片部件11和连接器12，以连接到金属布线图案lb。金属布线图案Ib的接地部电连接到 SUS板的加强板2。在该情况下，固态成像元件板10使用背面涂覆有作为遮光膜的黑色环 氧树脂膜(未示出)的板。遮光膜可以是形成在固态成像元件板10的背面上的金属膜，例 如钨薄膜。根据该构造，只通过在树脂模中形成条带形的不平坦形状，就可以显著地增强散 热并适当地保持机械强度。此外，在提供了柔性板1的厚度小的优点的同时，可以确保由具 有不平坦形状的树脂模和外形与树脂模相同的加强板2带来的高强度。此外，作为基准孔 的切口部3和定位孔5在放置固态成像元件板10时用作基准，并且还在将透镜壳体6放置 在相反侧时用作基准，如图3所示。因此，固态成像元件板10的光轴和透镜15的光轴能够 以高精度彼此对准。设置了加强板的露出部4，这可以避免识别基准时有障碍，例如，柔性 布线板1的位移和从端面突出。因此，能够以高精度确保SUS板的端面的形状。此外，开口 部7周围的加强板的露出部8还防止对固态成像元件板10的成像区域有遮蔽，使得能够以高精度确保成像区域。芯片部件11安装在柔性布线板1的表面上，这可以提高电布线设计 的自由度。具体地，芯片部件11可以放置在固态成像元件附近，从而可以优化电特性。此 外，连接器12安装在柔性板1上，其可以将信号从固态成像元件板10提取到外部，由此可 以自由地建立与便携装置的连接。当像这样采用比加强板2大的柔性布线板1作为柔性布 线时，柔性布线板1与加强板2之间的台阶部的强度可能是不够的。在该情况下，代替连接 器12，可以直接连接另一柔性布线板。由于金属布线图案Ib电连接到SUS板的加强板2， 因此可以降低噪声，并且可以屏蔽静电，从而可以获得稳定的电特性。而且，固态成像元件 板10的背面涂覆有由诸如钨的金属薄膜制成的遮光膜，能够消除入射在固态成像元件板 10的背面上的光引起的成像信号的噪声。图3是从背面观察图1的固态成像装置时得到的第一实施例的固态成像装置的分 解斜视图。柔性布线板1和外形的尺寸与柔性布线板1相同的加强板2 —体地层叠。形成有 用作基准孔的切口部3和定位孔5。开口部7形成在加强板2中，比加强板2的总体厚度 薄的台阶部13形成在开口部7周围。透光构件14安装到台阶部13中，并设置在加强板2 中。使用呈现出红外线截止滤波器功能的玻璃作为透光构件14。基准突出部17形成在与 光学透镜15 —体的透镜壳体16上。所示出的基准突出部17嵌入到作为基准孔的定位孔 5中。作为用于嵌入到切口部3中的基准的突起类似地形成，但没有示出。根据该构造，可以消除透光构件14的位置移动，并在防止用于粘合目的的粘合剂 散布到不必要的区域的同时将透光构件14连结到台阶部13以封闭开口部7。透镜壳体16 的基准突出部17嵌合到作为基准孔的定位孔5和作为基准孔的切口部3，其可以用作位于 相反侧的固态成像元件板10的共同基准。因此，可以实现光轴的高精度对准。图4是在观察图1的同一侧观察成像装置时得到的第一实施例的固态成像装置的 斜视图。柔性布线板1和外形的尺寸与柔性布线板1相同的加强板2 —体地层叠，并且形 成有用作基准孔的切口部3和定位孔5。此外，模制树脂18形成为覆盖固态成像元件板10 和芯片部件11，条带形的不平坦形状形成在模制树脂18的表面上。模制树脂切口部19形 成在模制树脂18中，以避开作为基准孔的切口部3。此外，由平的电缆制成的布线电缆20 从连接器12引出。在该构造中，具有条带形的不平坦形状的模制树脂18形成在固态成像元件板10 的背面上，由此可以提高散热特性和强度。树脂可以具有遮光特性，从而可以减小从固态成 像元件板10的背面透过的光产生的噪声。此外，可以防止诸如固态成像元件板10和芯片 部件11的部件掉落，并可以使这些部件牢固地连结。为了进一步阻挡从固态成像元件板10 的背面透过的光，也可以在固态成像元件板10的背面上形成遮光膜，如之前所提到的。模 制树脂18可以模制成限定出模制树脂切口部19，从而可以防止遮蔽物侵入作为基准孔的 切口部3中。此外，执行模制以避开连接器12，从而可以在安装透镜壳体16之后再布置布 线电缆20。当布线电缆20预先附接时，模制还可以在避开作为基准孔的定位孔5的同时进 行到连接器12的顶部和布线电缆20的顶部，由此增强布线电缆的连接。图5是从观察图3的同一侧观察成像装置时得到的第一实施例的固态成像装置的 斜视图。
透镜壳体16从上方安装在覆盖有模制树脂18和加强板2的柔性布线板1上。使 用了与设置固态成像元件板10所用的基准相同的基准，因此能够使光轴以高精度彼此对 准。正如上面提到的，根据本发明的固态成像装置，模制树脂形成在固态成像元件的 背面上，并且通过使用具有不平坦形状的压模而容易地在树脂模上形成不平坦的形状。结 果，与空气接触的面积增大，使得能够实现更有效的散热并降低成本。图6(a)和6(b)是示出热流体仿真得到的散热效果的结果的视图。如图6(a)和 6(b)所示，通过倒装安装方法安装到具有开口部7的柔性布线板的固态成像元件的背侧模 制有树脂。不平坦的形状形成在树脂模的表面上。优选地，不平坦的形状形成为使得不平 坦形状的表面积是不具有不平坦形状的树脂模的表面的表面积的两倍或更大。图6(a)是示出树脂模不具有不平坦形状时产生的热量的视图，而图6(b)示出树 脂模具有不平坦形状时的产热结果。通过在树脂模的表面上形成凹凸形状，固态成像元件 的温度的增加可以降低约10%。根据该结构，能够从固态成像装置有效地辐射热量。因此，固态成像装置很难升至 高温，几乎不会导致错误操作。此外，由于通过简单的结构实现了散热，因此固态成像装置 可以容易地薄型化，并且可以具有高刚度。(第二实施例)图7是本发明的第二实施例的固态成像装置的组装图。该实施例和第一实施例的不同在于，模制树脂18具有不同的形状。在第一实施例 中，模制树脂18是具有横线图案的不平坦形状。在第二实施例中，模制树脂是具有格子图 案的不平坦形状。格子图案的不平坦形状可以进一步增加热辐射面积，从而提高散热效果。在第一实施例中，不平坦形状由压模形成。然而，在第二实施例中，因为第二实施 例的结构复杂，所以模制树脂18的不平坦形状是使用具有格子状的不平坦形状的金属模 通过注塑成型而用树脂模制出。在第二实施例的模制树脂18中，树脂含有金属填充物，并使用显示出高导热性的 材料。因此，可以进一步提高热辐射效率。根据该结构，可以实现固态成像装置的有效散热。因此，固态成像装置几乎不会升 至高温而导致错误。此外，由于用简单结构进行散热，因此固态成像装置可以容易地薄型 化，并且可以具有高刚度。树脂模的不平坦形状不限于第一和第二实施例。可以根据需要改变图案，只要图 案能够防止机械强度减小并增强高散热性即可。在该实施例中，使用注塑成型来形成树脂模。然而，树脂模还可以通过使用具有类 似的不平坦形状的金属模由热熔技术形成。在借助热熔技术一个接一个地制造树脂模的方 法中，设备得以简化，并且可以在短时间内制造出树脂模，从而可以降低制造成本。本专利申请基于2008年2月6日提交的日本专利申请(申请No. 2008-026278)， 这里将其全部公开内容引入作为参考。工业实用性根据本发明的固态成像装置及其制造方法可以使固态成像装置薄型化，并且作为 能够容易实现高刚度、精度提高和高可靠性的固态成像装置及其制造方法是有用的。
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权利要求
一种固态成像装置，包括基底，具有开口部；固态成像元件，通过倒装安装方法安装到基底；和树脂模部分，形成在固态成像元件的背面上，其中，树脂模部分具有不平坦形状的表面。
2.根据权利要求1的固态成像装置，其中，树脂模部分包括外表面与固态成像元件之间的距离大的部分；和距离小的部 分，从而具有散热器片的功能。
3.根据权利要求1或2的固态成像装置， 其中，不平坦形状包括条带图案。
4.根据权利要求1或2的固态成像装置， 其中，不平坦形状限定出多个柱状的突起。
5.根据权利要求1或2的固态成像装置， 其中，不平坦形状包括格子形状。
6.根据权利要求1-5中任一项的固态成像装置，包括多层板，包括具有开口部的柔性布线板和一体地层叠在柔性布线板上的加强板； 透光构件，位于多层板的加强板一侧，以封闭开口部；和 固态成像元件板，位于多层板的柔性布线板一侧， 其中，加强板具有用来设置固态成像元件板的基准孔，并且其中，加强板在基准孔的周缘周围从柔性布线板露出，并且，以基准孔作为共同基准， 固态成像元件板和透光构件位于多层板的两侧。
7.根据权利要求6的固态成像装置，其中，透光构件和光学透镜附接到加强板，并且其中，从前侧和后侧以基准孔为共同基准来定位光学透镜和固态成像元件板。
8.根据权利要求6或7的固态成像装置， 其中，透光构件是光学滤波器。
9.根据权利要求6-8中任一项的固态成像装置， 其中，加强板是金属板。
10.根据权利要求9的固态成像装置，其中，柔性布线板的布线图案的接地部电连接到加强板。
11.根据权利要求6-10中任一项的固态成像装置，其中，要放置透光构件的加强板的开口部的周边在厚度上比开口部的周围小，从而形 成薄壁部。
12.根据权利要求6-11中任一项的固态成像装置， 其中，连接器安装在柔性布线板的布线图案上。
13.根据权利要求8-12中任一项的固态成像装置， 其中，芯片部件安装在柔性布线板的布线图案上。
14.根据权利要求1-13中任一项的固态成像装置， 其中，树脂模由高导热性的材料制成。
15.一种制造根据权利要求1-14中任一项的固态成像装置的方法，所述方法包括 通过倒装安装方法将固态成像元件安装在具有开口部的柔性布线板上的步骤；用模制树脂填充固态成像元件的背面的步骤；和在填充步骤之后，使用具有预定的不平坦形状的压模通过转印形成不平坦形状、并使 树脂硬化的步骤。
16.一种制造根据权利要求1-14中任一项的固态成像装置的方法，所述方法包括 通过倒装安装方法将固态成像元件安装在具有开口部的柔性布线板上的步骤；和 使用具有不平坦形状的金属模通过注塑成型形成树脂密封部的步骤。
17.—种制造根据权利要求1-14中任一项的固态成像装置的方法，所述方法包括 通过倒装安装方法将固态成像元件安装在具有开口部的柔性布线板上的步骤；和 使用具有不平坦形状的金属模通过热熔技术形成树脂密封部的步骤。
全文摘要
提供一种可有效散热的薄型且高度可靠的固态成像装置，以及一种用于制造这种固态成像装置的方法。在该固态成像装置中，由于对固态成像元件基底(10)的背面进行树脂模制并在模制树脂(18)上设置不平坦形状，因此，散热面积增加，防止了因固态成像元件基底(10)产热而导致的温度增加，并防止发生故障。
文档编号H04N5/225GK101939981SQ20098010433
公开日2011年1月5日 申请日期2009年2月4日 优先权日2008年2月6日
发明者中桐康司, 竹下贵雄 申请人:松下电器产业株式会社