JP2007227672A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気基板に対して撮像素子を実装するベアチップ実装構造の撮像装置において電気基板と撮像素子との接着部位の接着強度を充分に確保して信頼性を備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置において、画素領域２１ａと、画素領域と同一面にあって画素領域に隣接する部位に設けられた電極３０とを有するベアチップからなる撮像素子２１と、開口１７と開口を覆うように撮像素子が配置され開口の縁部近傍に配置され電極と接続するための接続パターンとを有し電極から画素領域に向けて０．３ｍｍ以上離れた位置に開口の開口内縁１７ｂが形成される電気基板１７とを備えてなる。
【選択図】図８

Description

この発明は、撮像装置、詳しくは電気基板に対してベアチップからなる撮像素子及び保護ガラスとを接着固定して形成される撮像装置に関するものである。

従来より、撮影光学系に入射する被写体からの光束に基づいて形成される被写体像を、所定の位置に配置したベアチップからなる撮像素子（例えば電荷結合素子（ＣＣＤ；Ｃharge Ｃoupled Ｄevice）等）の受光面上に結像させ、この被写体像を所定の形態の画像データ等として記録し得るように構成したデジタルカメラ等の電子機器が一般的に実用化され広く普及している。

デジタルカメラ等に組み込まれる撮像装置として、例えば特開２００２−２１８２９３号公報等によって開示されているようなベアチップ実装構造がある（同公報図２参照）。

即ち、保護ガラスに対してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が接着剤を用いて接着されている。このフレキシブルプリント基板において保護ガラスが接着されている接着面とは反対側の面に対してベアチップからなる撮像素子が電極パッド，バンプを介して接続されている。この場合において、撮像素子の受光面は、保護ガラスに対向するように配置されている。

そして、この電極パッド，バンプには、これを覆うように接着剤が塗布される。これにより、フレキシブルプリント基板と撮像素子とが接着結合されると共に、撮像素子の受光面（画素領域）の封止構造が形成されている。

上述したように、従来の一般的な撮像装置においては、柔軟な板状部材であるフレキシブルプリント基板に対して硬質な板状部材からなるベアチップ（撮像素子）を接着剤により接着するようなベアチップ実装構造からなるものがある。

通常のベアチップからなる撮像素子においては、チップ形状に対して画素領域が極力大きくなるように設計されるのが普通である。したがって、ベアチップ（撮像素子）の画素領域が形成される面と同一面にあって、この画素領域に隣接する部位に設けられる電極と、当該画素領域の周縁部との間が短い間隔になってしまう傾向がある。
特開２００２−２１８２９３号公報

ところが、従来の撮像装置における上述したようなベアチップ実装構造からなるものでは、接着部における充分な接着強度を確保することができないことがある。

例えば、図１０に示すように、ベアチップからなる撮像素子１２１とフレキシブルプリント基板１１７とを接着剤１３１を用いて接続するベアチップ実装構造からなる撮像装置において、画素領域１２１ａの周縁部と電極１３０の内側端部との間隔が短く設定されている場合には、当該撮像素子１２１とフレキシブルプリント基板１１７との間の接着剤１３１による接着範囲Ｃのうち電極１３０よりも内側の部分、即ち電極１３０と画素領域１２１ａとの間の部分での接着範囲Ｂ’を充分に確保できないことになる。したがって、この場合には、充分な接着信頼性を確保することができないという問題点がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電気基板に対してベアチップ（撮像素子）を実装するベアチップ実装構造を有する撮像装置において、電気基板とベアチップ（撮像素子）との接着部位の接着強度を充分に確保して信頼性を備えた撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明による撮像装置は、撮像装置において、画素領域と、この画素領域と同一面にあって、この画素領域に隣接する部位に設けられた電極とを有するベアチップからなる撮像素子と、開口と、この開口を覆うように上記撮像素子が配置され、この開口の縁部近傍に配置され上記電極と接続するための接続パターンとを有し、上記電極から上記画素領域に向けて０．３ｍｍ以上離れた位置に上記開口の開口内縁が形成される電気基板とを有することを特徴とする。

本発明によれば、電気基板に対してベアチップ（撮像素子）を実装するベアチップ実装構造を有する撮像装置において、電気基板とベアチップ（撮像素子）との接着部位の接着強度を充分に確保して信頼性を備えた撮像装置を提供することができる。

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。

図１，図２は、本発明の一実施形態の撮像装置が適用されるデジタル一眼レフレックスカメラ（以下、単にデジタルカメラという）のミラーボックス部分を取り出して示す図である。このうち、図１はボディマウント及びその他説明に不要な機構部を除いた当該ミラーボックス部分の斜視図である。図２は、図１の［II］−［II］線に沿う断面図である。また、図３は、本実施形態の撮像装置の構成を示す正面図である。図４，図６は、本実施形態の撮像装置の構成を示す分解斜視図である。このうち、図４は、前側からみた図である。図６は、背面側から見た図である。図５，図７は、本実施形態の撮像装置を組み立てた状態の斜視図である。このうち、図５は、前側からみた図である。図７は、背面側から見た図である。図８は、本実施形態の撮像装置において、フレキシブルプリント基板に対して撮像素子が接着固定された状態を示す要部拡大断面図である。図９は、図８に示す矢印Ｘ方向から見た際の要部拡大平面図である。

図１に示すように、ミラーボックス１０の本体部１１の前面には、ボディマウント１３（図１では図示せず。図２参照）が載置されるマウント載置面１３ａがある。このボディマウント１３は、撮影光学系を有する撮影レンズ鏡筒（図示せず）を本体部１１に対して着脱自在とするために設けられているものである。したがって、当該ボディマウント１３にレンズ鏡筒（図示せず）を装着したとき、レンズ鏡筒の撮影光学系の光軸Ｏ（図２参照）は、ボディマウント１３の略中心部を通過するように、かつボディマウント１３のマウント面は、撮影光学系の光軸Ｏに対して略直交する面となるように設定されている。

本体部１１の後方には、後述する撮像素子２１等を含み固定部材１５，保護部材１６，フレキシブルプリント基板１７（ＦＰＣ）等によって構成される本実施形態の撮像装置が、当該本体部１１に対して固設されている。

本実施形態の撮像装置は、図２〜図５に示すように固定部材１５，保護部材１６，フレキシブルプリント基板１７，放熱部材２０，撮像素子２１，保護ガラス２４等によって主に構成されている。

固定部材１５は、ミラーボックス１０に対する当該撮像装置の位置決めの基準となる部材である。なお、固定部材１５は、板状の硬質部材、例えば金属部材であるアルミ材，ステンレス材等や、セラミック，モールド部品等によって形成される。

保護部材１６は、フレキシブルプリント基板１７に固着されている。そして、保護部材１６は、撮像素子２１や保護ガラス２４とフレキシブルプリント基板１７との接着部に対してフレキシブルプリント基板１７が屈曲することにより生じる応力から保護する機能や、当該撮像装置を組み立てる際に固定部材１５に対するフレキシブルプリント基板１７の位置決めをするために用いられるものである。

撮像素子２１は、撮影光学系（図示せず）を透過して結像される光学的な被写体像に応じた画像信号を生成する光電変換処理を行なう光電変換素子である。この撮像素子２１は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ；Ｃharge Ｃoupled Ｄevice）等のベアチップにより形成されている。撮像素子２１の一方の面（受光面）には、画素領域２１ａ（図８参照）が形成されている。この画素領域２１ａの形成されている面と同一面にあって、画素領域２１ａに隣接する部位、即ち撮像素子２１の周囲である外周縁部近傍には、複数個の電極３０が設けられている。この電極３０は、フレキシブルプリント基板１７の接続パターン（図示せず）にバンプで接続されることで、フレキシブルプリント基板１７と撮像素子２１との間の信号の授受が行なわれるようになっている。

フレキシブルプリント基板１７は、撮像素子２１により光電変換処理がなされて生成された画像信号を画像処理回路等の電気回路（図示せず）に対して供給するために設けられる電気基板である。フレキシブルプリント基板１７の略中央部分には、略矩形状の開口１７ａ（図４参照）が形成されている。この開口１７ａは、撮像する光束を通過させるために設けられるものである。したがって、当該開口１７ａは、撮像素子２１の画素領域２１ａよりも大きく、そして撮像素子２１の外形より小さく、かつ電極３０のある位置よりも内側に設定されている。この開口１７ａの縁部近傍には、撮像素子２１の電極３０と接続する接続パターン（図示せず）が形成されている。

放熱部材２０は、撮像素子２１に蓄積された熱を放出するために設けられているものである。この放熱部材２０は、例えばセラミック等の板状部材によって形成されている。

保護ガラス２４は、撮像素子２１より外形が大きく、撮像素子２１の受光面（撮像領域）に対向する部位に設けられることによって、撮像素子２１の撮像領域を保護するために設けられる保護カバーである。この保護ガラス２４は、例えば平板形状のガラス等の透明部材等によって形成されている。

保護ガラス２４は、フレキシブルプリント基板１７の撮像素子２１が固着されている面とは反対側の面に開口１７ａを覆うように接着剤２５によって固着されている。

なお、図２に示すように、保護ガラス２４の前面側には、撮影光学系（図示せず）を透過して入射してくる被写体からの光束（以下、輔車体光束という）から高周波成分を取り除く光学ローパスフイルター（Ｌow Ｐass Ｆilter；以下、光学ＬＰＦと略記する）２６と、撮像素子２１の受光面に向けて入射される被写体光束の照射時間等を制御するシャッター２７とが順次配設されている。

本実施形態の撮像装置における各構成部材の部材配置は、次に示す通りである。

フレキシブルプリント基板１７の一方の面、即ち裏面側には、開口１７ａを覆うように撮像素子２１が配置される。この場合において、フレキシブルプリント基板１７と撮像素子２１とは、接着剤３１によって少なくとも機械的に固着される。

つまり、フレキシブルプリント基板１７の裏面側であって開口１７ａの周縁部と、撮像素子２１の一方の面、即ち受光面（画素領域２１ａ）と同一面側の外周縁部とは、電極３０（図８参照）のバンプ部分を除いて接着剤３１により接着固定される。

より詳しく言えば、接着剤３１は、撮像素子２１の外縁２１ｂから少なくともフレキシブルプリント基板１７の接続パターンと撮像素子２１の電極３０との電気的接続部分まで撮像素子２１とフレキシブルプリント基板１７の間と、かつ撮像素子２１の周縁に沿って第一の帯幅で環状に塗布される。つまり、接着剤３１は、フレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの周囲に塗布される。

そして、接着剤３１は、撮像素子２１の外縁２１ｂからフレキシブルプリント基板１７の接続パターンと電極３０との電気的接続部分を包むように、撮像素子２１の周縁に沿って帯状に塗布される。これにより、撮像素子２１は、フレキシブルプリント基板１７の裏面側の所定の部位に対して固着した状態で、撮像素子２１の画素領域２１ａが開口１７ａから露呈するように配置される。

フレキシブルプリント基板１７の他方の面、即ち表面側であって開口１７ａの周縁部と、保護ガラス２４の裏面側の外周縁部とは、接着剤２５によって接着されている。

より詳しく言うと、接着剤２５は、フレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの周囲に第二の帯幅で環状に塗布される。なお、この部分に用いられる接着剤２５は、例えば紫外線硬化型のもの等が適用される。

この保護ガラス２４とフレキシブルプリント基板１７とを接着することによって、撮像素子２１の受光面近傍をの空間を外部に対して封止して、当該受光面を外部から保護する封止構造が形成されている。

一方、撮像素子２１の裏面側、即ち撮像素子２１の受光面とは反対側の面には、放熱部材２０が接着剤（図２参照）により接着されている。

さらに、この放熱部材２０の背面側には、固定部材１５が、固定部材１５に穿設されている孔１５ａを介して接着剤３２により接着固定されている。また、孔１５ｂは、放熱部材２０を固定部材１５に対して接着する際に用いられる。なお、固定部材１５に対する放熱部材２０の接着手段についての詳細は、本発明に関連しない点であるので、その説明は省略する。

そして、この固定部材１５は、本体部１１の所定の部位に対してビス止め等の手段により固定されている。したがって、これにより撮像素子２１はミラーボックス１０の本体部１１の所定の部位に対して固設されている。

次に、フレキシブルプリント基板１７と撮像素子２１の接着部位について、以下に詳述する。

上述したように、撮像素子２１の受光面側の外周縁部とフレキシブルプリント基板１７の裏面側であって開口１７ａの周縁部とは、電極３０の周囲に周り込んだ接着剤３１により接着固定される。この接着剤３１は、特に絶縁性のものが用いられる。そして、接着剤３１は、撮像素子２１の外縁２１ｂからフレキシブルプリント基板１７の接続パターンと電極３０との電気的接続部分の周囲を包むように、撮像素子２１の周縁に沿って帯状に分布することで、電極３０近傍の絶縁性が確保されている。

ここで、撮像素子２１とフレキシブルプリント基板１７との接着剤３１による接着範囲（塗布範囲）のうち、電極３０の端部から内側、即ち画素領域２１ａの周縁部に向けた方向の接着範囲を符号Ａで表わすものとする（図８，図９参照）。

また、電極３０の端部から内側に向けてフレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの内縁端部１７ｂまでの間隔を符号Ｂで表わすものとする（図８，図９参照）。

本実施形態の撮像装置では、図８，図９に示すように、フレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの内縁端部１７ｂは、電極３０の内側端部から画素領域２１ａの周縁部に向けて０．３ｍｍ以上離れた位置（Ｂ≧０．３ｍｍ）となるように設定されている。

そして、接着剤３１による接着範囲のうち電極３０の端部から画素領域２１ａの周縁部に向けた方向の接着範囲Ａは、電極３０からフレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの内縁端部１７ｂまでの間、即ち上記間隔寸法Ｂの範囲内に収まるように設定されている。つまり、接着範囲Ａは、電極３０の内側端部から０．３ｍｍよりも小となるように設定される（Ｂ≧０．３ｍｍ＞Ａ）。

また、フレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの寸法公差を考慮した場合には、その寸法ばらつき分だけ開口１７ａが小さいものとして考える必要がある。例えば、開口１７ａの寸法公差を±０．０５ｍｍとした場合には、上記間隔寸法Ｂは、
Ｂ≧０．３ｍｍ＋０．０５ｍｍ×２
≧０．４ｍｍ
に設定されることがより好ましい。言い換えれば、画素領域２１ａの外周から電極３０の端部までの距離が０．４ｍｍ以上であるということができる。

なお、画素領域２１ａに対して入射する光線Ｄ（図９参照）の入射角度を考慮すると、画素領域２１ａの周縁部と開口１７ａの内縁端部１７ｂとが重ならないように、かつ画素領域２１ａの外周サイズよりも開口１７ａのサイズの方が大きくなるように、上記間隔寸法Ｂを設定する必要がある。

以上説明したように上記一実施形態によれば、電極３０の端部から画素領域２１ａに向けて０．３ｍｍ以上離れた位置または０．４ｍｍ以上離れた位置にフレキシブルプリント基板１７の開口１７ａの内縁端部１７ｂを形成するように設定したので、フレキシブルプリント基板１７と撮像素子２１との間の接着剤３１の接着範囲を充分にとることができ、よって充分な接着強度を確保して、信頼性を備えた撮像装置とすることができる。

なお、上記一実施形態においては、保護ガラス２４の適用例として、平板形状のガラス等の透明部材等としているが、これに限ることはない。保護ガラス２４の例としては、ほかに例えばローパスフイルターでもよいし、赤外線カットフイルター等としても、同様に適用することができる。

また、上述の一実施形態では、電気基板の例としてフレキシブルプリント基板１７を用いて説明しているが、これに限ることはない。電気基板の適用例としては、例えば硬質の薄型基板等を適用しても同様である。

また、上述の位置実施形態においては、絶縁性を有する接着剤３１を用いて撮像素子２１と電気基板であるフレキシブルプリント基板１７とを接着するようにしているが、これに限ることはない。例えば、撮像素子２１とフレキシブルプリント基板１７とは、押圧により導電性を有する導電粒子を含む接着剤を用いてもよいことはもちろんである。

本発明の一実施形態の撮像装置が適用されるデジタル一眼レフレックスカメラのミラーボックス部分を取り出して示す斜視図。 図１の［II］−［II］線に沿う断面図。 本実施形態の撮像装置の構成を示す正面図。 本実施形態の撮像装置の構成を前側から示す分解斜視図。 本実施形態の撮像装置を組み立てた状態を前側から見た斜視図。 本実施形態の撮像装置の構成を背面側から示す分解斜視図。 本実施形態の撮像装置を組み立てた状態を背面側から示す分解斜視図。 本実施形態の撮像装置において、フレキシブルプリント基板に対して撮像素子が接着固定された状態を示す要部拡大断面図。 図８の矢印Ｘ方向から見た際の要部拡大平面図。 従来の撮像装置におけるベアチップ実装構造の概略を示す断面図。

符号の説明

１０……ミラーボックス
１１……本体部
１３……ボディマウント
１３ａ……マウント載置面
１５……アルミ板
１５ａ，１５ｂ……孔
１６……保護部材
１７……フレキシブルプリント基板
１７ａ……開口
１７ｂ……内縁端部
２０……放熱部材
２１，１２１……撮像素子
２１ａ，１２１ａ……画素領域
２４……保護ガラス
２５，３１，３２，１３１……接着剤
３０，１３０……電極

Claims (6)

1. 撮像装置において、
   画素領域と、この画素領域と同一面にあって、この画素領域に隣接する部位に設けられた電極とを有するベアチップからなる撮像素子と、
   開口と、この開口を覆うように上記撮像素子が配置され、この開口の縁部近傍に配置され上記電極と接続するための接続パターンとを有し、上記電極から上記画素領域に向けて０．３ｍｍ以上離れた位置に上記開口の開口内縁が形成される電気基板と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 撮像装置において、
   画素領域と、この画素領域と同一面にあって、この画素領域に隣接する部位に設けられた電極とを有するベアチップからなる撮像素子と、
   開口と、この開口を覆うように上記撮像素子が配置され、この開口の縁部近傍に配置され上記電極と接続するための接続パターンとを有し、上記電極から上記画素領域に向けて０．４ｍｍ以上離れた位置に上記開口の開口内縁が形成される電気基板と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
3. 撮像装置において、
   画素領域と、この画素領域と同一面にあって、この画素領域に隣接する部位に設けられた電極とを有するベアチップからなる撮像素子と、
   開口と、この開口を覆うように上記撮像素子が配置され、この開口の縁部近傍に配置され上記電極と接続するための接続パターンとを有する電気基板であって、この電気基板と上記撮像素子とを固着させるため、接着剤が上記撮像素子の外縁から少なくとも上記接続パターンと上記電極との電気的接続部分を包むように上記撮像素子の周縁に沿って帯状に塗布され、上記電極の端部から上記画素領域に向けて０．３ｍｍ以上離れた位置に上記開口の開口内縁が形成される電気基板と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
4. 撮像装置において、
   画素領域と、この画素領域と同一面にあって、この画素領域に隣接する部位に設けられた電極とを有するベアチップからなる撮像素子と、
   開口と、この開口を覆うように上記撮像素子が配置され、この開口の縁部近傍に配置され上記電極と接続するための接続パターンとを有する電気基板であって、この電気基板と上記撮像素子とを固着させるため、接着剤が上記撮像素子の外縁から少なくとも上記接続パターンと上記電極との電気的接続部分を包むように上記撮像素子の周縁に沿って帯状に塗布され、上記電極の端部から上記画素領域に向けて０．４ｍｍ以上離れた位置に上記開口の開口内縁が形成される電気基板と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
5. 上記電気基板は、フレキシブルプリント基板からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 撮像装置において、
   開口と該開口の周囲に複数の接続パターンとを有する電気基板と、
   画素領域と、上記接続用パターンと電気的に接続されるため該画素領域と同一面に該画素領域の外周に沿って該画素領域から０．４ｍｍの間隔を離して設けられた電極とを有し、上記電気基板の上記開口を覆うように上記電気基板に実装されるベアチップからなる撮像素子と、
   を有することを特徴とする撮像装置。

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