JP6124505B2

JP6124505B2 - 撮像モジュール

Info

Publication number: JP6124505B2
Application number: JP2012086723A
Authority: JP
Inventors: 雅史山田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: JP2013219468A; WO2013150813A1; US9520434B2; US20150014805A1

Description

本発明は、固体撮像素子の受光部が形成された撮像チップと配線板とを具備する撮像モジュールに関する。

特開２０１１−１９２８０８号公報には、固体撮像素子の受光部１２１に透明部材１４０を介してプリズム１５０を配設した撮像モジュール１１０が開示されている。そして、内部配線１２４および接続電極１２２を介して受光部１２１と接続されたバンプ１２３を、配線板１３０の接合電極１３１と接合することで、小型化を実現している。

配線板１３０の端面１３０Ｌと、撮像チップ１２０の端面１２０Ｌとは、オーバーラップしている。このため、接合のときに、配線板１３０の裏面に位置するバンプ１２３および接合電極１３１の位置を直接、目視することはできないため、正確な位置決めが容易ではないことがあった。また、熱接合するときに熱が接合部の周囲に伝熱されるため、効率的に接合部に熱を印加することが容易ではないことがあった。このため、接合部の信頼性が低下するおそれがあった。

なお、上記公報には、フライングリードを有する配線板は積極的に除外する旨が記載されている。

特開２０１１−１９２８０８号公報

本発明の実施形態は、撮像チップと配線板との接合部の信頼性が高い撮像モジュールを提供することを目的とする。

本発明の実施形態の撮像モジュールは、受光部と前記受光部と接続された複数の電極とが主面に形成された撮像チップと、前記複数の電極のそれぞれと接合されたフライングリードを有する配線板と、前記フライングリードを封止する封止部と、前記撮像チップの前記主面に配設された、前記主面と平行方向からの入射光が前記受光部に入射するように、前記入射光の方向を変える光学部品と、前記配線板に表面実装された電子部品と、を具備し、前記光学部品と前記電子部品との間に配設された液体状樹脂に対して前記電子部品が前記液体状樹脂を貯めておく壁になり、前記液体状樹脂の硬化により形成されている前記封止部が、前記電子部品とは、その側面のみと接している。

本発明によれば、撮像チップと配線板との接合部の信頼性が高い撮像モジュールを提供することができる。

従来の撮像モジュールの構成を示す断面図。第１実施形態の撮像モジュールの構成を示す断面図。第１実施形態の撮像モジュールの分解・組み立てを示す斜視図。第２実施形態の撮像モジュールの構成を示す断面図。第３実施形態の撮像モジュールの構成を示す断面図。第４実施形態の撮像モジュールの構成を示す断面図。第５実施形態の撮像モジュールの上面を示す平面図。

＜第１実施形態＞
図２および図３に示すように、実施形態の撮像モジュール１０は、撮像チップ２０に、配線板３０とプリズム５０とが接合されている。撮像チップ２０の主面２０ＳＡには、固体撮像素子の受光部２１と、受光部２１と内部配線２４を介して接続された複数の電極２２と、が形成されている。そして、複数の電極２２のそれぞれは、バンプ２３を介して、配線板３０のフライングリード３１と接合されている。なお、撮像モジュール１０では、撮像チップ２０の後端側の端面２０Ｌと配線板３０の先端側の端面３０Ｌとは、オーバーラップしている。

フライングリード３１は、配線板３０の端面３０Ｌから所定量、突出した導体からなり、配線板３０の内部配線を覆う絶縁層を除去することで形成される。すなわち、端面３０Ｌは配線板３０の絶縁層の端面である。フライングリード３１は配線板３０の端面３０Ｌとともに、封止樹脂３５により封止されている。

プリズム５０は、撮像チップ２０の主面２０ＳＡと平行方向からの入射光Ｌが受光部２１に入射するように、入射光の方向を変える光学部品である。プリズム５０は、透明な接着層４０を介して受光部２１の上面に接合されている。

次に、撮像モジュール１０の製造方法を説明する。
シリコンウエハの主面２０ＳＡに、公知の半導体プロセスにより、複数の受光部２１と、それぞれの受光部２１と接続された複数の電極２２、が形成されることで、撮像チップ基板が作製される。そして、撮像チップ基板が切断され、複数の撮像チップ２０が作製される。

撮像チップの受光部２１に、プリズム５０を接合する接着層４０は、透明樹脂、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはアクリル系樹脂等の、ＵＶ硬化型樹脂または熱硬化型樹脂等の、中から選択される。

撮像チップ２０の電極２２と、配線板３０のフライングリード３１との電気的接合は、位置合わせを行いながら、フライングリード３１の先端部にエネルギーを印加することで行われる。

撮像モジュール１０は、細径の内視鏡の先端部に配設されるために、極めて小さい。例えば、プリズム５０は入射面が１．０ｍｍ角であり、配線板３０は長軸方向が１．５ｍｍ、短軸方向が１．０ｍｍ、厚さが０．２ｍｍである。そして、例えば、５０μｍ角の電極２２が５０μｍのスペースを介して列設されており、フライングリード３１は幅５０μｍ、厚さ２０μｍ、長さ２００μｍである。

このため、正確な位置合わせが不可欠であるが、撮像モジュール１０では、上面から目視しながら主面２０ＳＡ上の接合位置を確認することができる。すなわち、例えば、デジタルマイクロスコープのビデオ画像を見ながら、接合位置を調整することができる。そして、電極２２とフライングリード３１との位置があった状態で、エネルギーを印加するために、確実に所定の位置に接合できる。

このため、撮像モジュール１０は、接合部の信頼性が高く、かつ、製造歩留まりが高い。また、エネルギーを印加しての接合であるため、導電性樹脂等を用いた接合に比べて接合部の信頼性が高い。

例えば、熱接合の場合には、１００℃から４００℃に加熱されるのヒートツールが、フライングリード３１の先端部に押圧される。ヒートツールの仕様によって、フライングリード３１を１本ずつ接合してもよいし、複数本のフライングリード３１を同時に接合してもよい。いずれの場合も、熱はフライングリード３１の先端部だけに局所的に印加されるために、半導体回路である受光部２１に損傷が発生するおそれがない。

また、フライングリード３１の接合面およびバンプ２３の表面が、金（Ａｕ）からなる場合には超音波接合も可能である。超音波接合では加熱の必要が殆どないため、特に受光部２１に損傷が発生するおそれがない。

フライングリード３１を接合した後に、フライングリード３１を被覆し封止する封止部としての封止材樹脂３５が配設される。封止樹脂３５は、金属導体からなるフライングリード３１の保護および撮像チップ２０と配線板３０との接続強度向上に寄与する。

封止樹脂３５としては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いる。すなわち、未硬化の液体状樹脂が、例えばディスペンス法により、フライングリード３１を覆うように配設された後に、例えば８０℃〜１２０℃での熱硬化処理が行われる。硬化温度は、樹脂の十分な硬化に必要な温度以上かつ受光部２１に損傷が発生する温度未満に設定される。

ここで、封止樹脂３５の熱硬化温度は低いため、受光部２１に損傷が発生するおそれはない。なお、硬化方法は、所望の特性を満足すれば、樹脂に応じて、熱硬化法、ＵＶ硬化法、ＵＶ硬化法＋熱硬化法、ＵＶ硬化法＋湿気硬化法、または、常温硬化法等のいずれでもよい。

内視鏡用の撮像モジュール１０は、内視鏡の先端部材の配設穴に挿入され接着剤で固定される。撮像モジュール１０と配設穴との間の空間は封止樹脂で封止される。接着剤および封止樹脂には、熱伝導率の高いフィラーが混合されていることが好ましい、例えばフィラーとしては、シリカ、金属粉、アルミナ、窒化アルミなどを用い、樹脂としては、シリコーン系またはアクリル系などを用いる。

撮像チップ２０と配線板３０との接合部の信頼性が高い撮像モジュール１０を有する内視鏡１は信頼性が高い。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の撮像モジュール１０Ａについて説明する。撮像モジュール１０Ａは撮像モジュール１０と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図４に示すように、撮像モジュール１０Ａの配線板３０には、電子部品３２が表面実装されている。そして、封止樹脂３５は、プリズム５０と電子部品３２との間に配設された液体状樹脂の硬化処理により形成されている。

電子部品３２は、例えば、受光部２１からの撮像信号の１次処理のために受光部２１の近くに配置される。撮像モジュール１０Ａでは、電子部品３２を、配線板３０の端面３０Ｌに対して長軸方向が平行になるように配することで、電子部品３２に信号処理以外の付加機能を付与している。

ここで、液体状樹脂の粘度が高いと、フライングリード３１の下面側に空洞部ができやすい。一方、粘度が低いと、フライングリード３１の上部の封止樹脂３５の厚さが薄くなりやすい。撮像モジュール１０Ａでは、粘度が低い液体状樹脂を用いても、プリズム５０と電子部品３２とが、液体状樹脂を貯めておく壁となる。このため、フライングリード３１の上部においても十分な厚さの封止樹脂３５を形成することが容易である。

電子部品３２としては、例えばチップ型のコンデンサを好ましく用いることができる。電子部品３２は、その幅が複数の電極２２の配置幅と略同等であればよい。幅が小さい電子部品の場合には、複数個を配設してもよい。

撮像モジュール１０Ａは、撮像モジュール１０の効果を有し、さらに封止樹脂３５によるフライングリード３１の確実な封止が可能であるため、接合部の信頼性がより高い。

＜第３実施形態＞
次に第３実施形態の撮像モジュール１０Ｂについて説明する。撮像モジュール１０Ｂは撮像モジュール１０等と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図５に示すように、撮像モジュール１０Ｂでは、撮像チップ２０の端面２０Ｌと配線板３０の端面３０Ｌとが重なり合っていない。このため、撮像モジュール１０Ｂでは、液体状樹脂を塗布したときに、オーバーラップしていない端面２０Ｌと端面３０Ｌとの隙間からフライングリード３１の裏面側にも液体状樹脂がいきわたる。このため、フライングリード３１の裏面側に空洞部ができにくい。

撮像モジュール１０Ｂは、撮像モジュール１０等が有する効果を有し、さらに、封止樹脂３５による、より確実な封止が容易である。また、フライングリード３１の強度を、封止樹脂３５により補強することができる。

＜第４実施形態＞
次に第４実施形態の撮像モジュール１０Ｃについて説明する。撮像モジュール１０Ｃは撮像モジュール１０等と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図６に示すように、撮像モジュール１０Ｃでは、撮像チップ２０の端面２０Ｌと配線板３０の端面３０Ｌとが、重なり合っておらず、かつ、フライングリード３１が、折り曲げられている。

撮像モジュール１０Ｃは、撮像モジュール１０等が有する効果を有し、さらに接合強度が高いだけでなく、設計の自由度が高く様々な構造が可能である。

＜第５実施形態＞
次に第５実施形態の撮像モジュール１０Ｄについて説明する。撮像モジュール１０Ｄは撮像モジュール１０等と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図７に示すように、撮像モジュール１０Ｄでは、撮像チップ２０Ｄに、端面２０Ｌからの距離が異なる電極２２Ｄ１、２２Ｄ２が主面に形成されており、配線板３０Ｄが、長さが異なるフライングリード３１Ｄ１、３１Ｄ２を有する。

すなわち、長さがＬ１のフライングリード３１Ｄ１は、端面２０Ｌからの距離が長い電極２２Ｄ１と接続されており、長さがＬ２フライングリード３１Ｄ２は、端面２０Ｌからの距離が短い電極２２Ｄ２と接続されている。そして、電極２２Ｄ１、２２Ｄ２およびフライングリード３１Ｄ１、３１Ｄ２が、交互に配置されている。

撮像モジュール１０Ｃは、撮像モジュール１０等が有する効果を有し、さらに接合部の間隔が広いために、製造が容易である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。

１…内視鏡
１０、１０Ａ〜１０Ｄ…撮像モジュール、２０…撮像チップ、２０Ｌ…撮像チップの端面、２０ＳＡ…撮像チップの主面、２１…受光部、２２…電極、２３…バンプ、２４…内部配線、３０…配線板、３０Ｌ…配線版の端面、３１…フライングリード、３２…電子部品、３５…封止樹脂、４０…接着層、５０…プリズム

Claims

受光部と、前記受光部と接続された複数の電極と、が主面に形成された撮像チップと、
前記複数の電極のそれぞれと接合されたフライングリードを有する配線板と、
前記フライングリードを封止する封止部と、
前記撮像チップの前記主面に配設された、前記主面と平行方向からの入射光が前記受光部に入射するように、前記入射光の方向を変える光学部品と、
前記配線板に表面実装された電子部品と、を具備し、
前記光学部品と前記電子部品との間に配設された液体状樹脂に対して前記電子部品が前記液体状樹脂を貯めておく壁になり、前記液体状樹脂の硬化により形成されている前記封止部が、前記電子部品とは、その側面のみと接していることを特徴とする撮像モジュール。
前記撮像チップの端面と前記配線板の端面とが、重なり合っていないことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
前記フライングリードの先端部に局所的にエネルギーを印加することにより、前記フライングリードが前記電極と接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像モジュール。
前記封止部が、前記光学部品の側面と接していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
前記光学部品で方向を変えられる前の前記入射光の入射方向と直交し、且つ、前記主面と平行な第１の方向に前記複数の電極が列設されており、前記第１の方向における前記電子部品の幅が、前記複数の電極の前記第１の方向における配置幅と同等であることを特徴とする請求項４に記載の撮像モジュール。
前記フライングリードの延設方向が、前記撮像チップの前記主面と平行であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
前記フライングリードが折り曲げられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
前記撮像チップに端面からの距離が異なる電極が主面に形成されており、
前記配線板が、長さが異なるフライングリードを有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像モジュール。