特開 2023-103415 撮像装置及びカメラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103415

(43)【公開日】2023-07-26

(54)【発明の名称】撮像装置及びカメラ

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/63 20230101AFI20230719BHJP

   H04N 25/70 20230101ALI20230719BHJP

   H04N 25/79 20230101ALI20230719BHJP

【ＦＩ】

H04N25/63

H04N25/70

H04N25/79

【審査請求】有

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023081964

(22)【出願日】2023-05-18

(62)【分割の表示】P 2021159240の分割

【原出願日】2013-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大河内 直紀

(57)【要約】      （修正有）

【課題】撮像装置及びカメラを提供する。
【解決手段】撮像装置は、光電変換された電荷により生成される第１画素信号を出力する第１画素と、光電変換された電荷により生成される第２画素信号を出力する第２画素とが配置される撮像部と、撮像部の外側に形成される第１周辺部と、撮像部の外側に形成される第２周辺部とを有する撮像チップと、第１周辺部において撮像チップに積層されるチップであって第１画素から出力された第１画素信号に信号処理を行う第１処理回路を有する第１信号処理チップと、第２周辺部において撮像チップに積層されるチップであって第２画素から出力された第２画素信号に信号処理を行う第２処理回路を有する第２信号処理チップと、を備え、第１信号処理チップと第２信号処理チップとは、撮像チップの外縁よりも内側で互いに離れて配置される。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電変換された電荷により生成される第１画素信号を出力する第１画素と、光電変換された電荷により生成される第２画素信号を出力する第２画素とが配置される撮像部と、前記撮像部の外側に形成される第１周辺部と、前記撮像部の外側に形成される第２周辺部とを有する撮像チップと、
前記第１周辺部において前記撮像チップに積層されるチップであって前記第１画素から出力された前記第１画素信号に信号処理を行う第１処理回路を有する第１信号処理チップと、
前記第２周辺部において前記撮像チップに積層されるチップであって前記第２画素から出力された前記第２画素信号に信号処理を行う第２処理回路を有する第２信号処理チップと
を備え、
前記第１信号処理チップと前記第２信号処理チップとは、前記撮像チップの外縁よりも内側で互いに離れて配置される撮像装置。

【請求項2】

請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像部は、前記撮像チップにおいて前記第１周辺部と前記第２周辺部との間に配置される撮像装置。

【請求項3】

請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像部は、前記撮像チップにおいて前記第１周辺部と前記第２周辺部とに挟まれるように配置される撮像装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像チップは、
前記第１処理回路で信号処理が行われた前記第１画素信号が出力される第１電極パッドと、
前記第２処理回路で信号処理が行われた前記第２画素信号が出力される第２電極パッドと
を有する撮像装置。

【請求項5】

請求項４に記載の撮像装置において、
前記第１電極パッドからの前記第１画素信号が出力される第１配線と、前記第２電極パッドからの前記第２画素信号が出力される第２配線とを有する配線基板と、
前記配線基板において前記撮像チップを環囲するように配置される環囲部材と、
前記環囲部材に固定されるカバーガラスと
を備え、
前記配線基板、前記環囲部材および前記カバーガラスは、前記撮像チップ、前記第１信号処理チップおよび前記第２信号処理チップを収納する収納空間を形成する撮像装置。

【請求項6】

請求項５に記載の撮像装置において、
前記環囲部材は、金属で構成される撮像装置。

【請求項7】

請求項５に記載の撮像装置において、
前記環囲部材は、樹脂で構成される撮像装置。

【請求項8】

請求項５に記載の撮像装置において、
前記環囲部材は、金属と樹脂とで構成される撮像装置。

【請求項9】

請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１電極パッドと前記第１配線とを接続する第１接続部と、
前記第２電極パッドと前記第２配線とを接続する第２接続部と
を備え、
前記第１接続部と前記第２接続部とは、前記収納空間に収納される撮像装置。

【請求項10】

請求項９に記載の撮像装置において、
前記第１接続部は、前記第１電極パッドと前記第１配線とを電気的に接続する第１ワイヤを有し、
前記第２接続部は、前記第２電極パッドと前記第２配線とを電気的に接続する第２ワイヤを有する撮像装置。

【請求項11】

請求項９に記載の撮像装置において、
前記第１接続部は、前記第１電極パッドと前記第１配線とを電気的に接続する第１バンプを有し、
前記第２接続部は、前記第２電極パッドと前記第２配線とを電気的に接続する第２バンプを有する撮像装置。

【請求項12】

請求項５から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記カバーガラスは、接着剤により前記環囲部材に固定される撮像装置。

【請求項13】

請求項３から請求項１２のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１信号処理チップは、前記撮像チップよりもチップサイズが小さい撮像装置。

【請求項14】

請求項３から請求項１３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第２信号処理チップは、前記撮像チップよりもチップサイズが小さい撮像装置。

【請求項15】

請求項３から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像チップと前記第１信号処理チップとは、第１貫通電極により電気的に接続され、
前記撮像チップと前記第２信号処理チップとは、第２貫通電極により電気的に接続される撮像装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の撮像装置において、
前記第１信号処理チップと前記第２信号処理チップとの間隔は、前記第１貫通電極と前記第２貫通電極との間隔よりも短い撮像装置。

【請求項17】

請求項３から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像チップと前記第１信号処理チップとは、第１コイルにより電気的に接続され、
前記撮像チップと前記第２信号処理チップとは、第２コイルにより電気的に接続される撮像装置。

【請求項18】

請求項３から請求項１７のいずれか一項に記載の撮像装置を備えるカメラ。

【請求項19】

請求項１８に記載のカメラにおいて、
前記第１処理回路で信号処理が行われた前記第１画素信号と、前記第２処理回路で信号処理が行われた前記第２画素信号とに画像処理を行う画像処理部を備えるカメラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置及びカメラに関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＯＳイメージセンサチップと信号処理チップが積層された半導体モジュールが知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００６－４９３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

信号処理チップは、撮像チップから出力された画素信号を処理する処理回路を有する。この処理回路は、動作時に熱を発生する。処理回路で発生した熱は、撮像チップの撮像領域に集中する場合がある。そうすると、撮像領域では、処理回路で発生した熱に起因して暗電流が増加する。その結果、画質は低下する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様における撮像装置は、光電変換された電荷により生成される第１画素信号を出力する第１画素と、光電変換された電荷により生成される第２画素信号を出力する第２画素とが配置される撮像部と、撮像部の外側に形成される第１周辺部と、撮像部の外側に形成される第２周辺部とを有する撮像チップと、第１周辺部において撮像チップに積層されるチップであって第１画素から出力された第１画素信号に信号処理を行う第１処理回路を有する第１信号処理チップと、第２周辺部において撮像チップに積層されるチップであって第２画素から出力された第２画素信号に信号処理を行う第２処理回路を有する第２信号処理チップと、を備え、第１信号処理チップと第２信号処理チップとは、撮像チップの外縁よりも内側で互いに離れて配置される。

【0005】

本発明の第２の態様におけるカメラは、上記の撮像装置を備える。

【0006】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の撮像装置の模式斜視図である。

【図2】撮像装置の模式断面図である。

【図3】本実施形態のカメラの構成を示すブロック図である。

【図4】撮像装置の模式断面図である。

【図5】撮像装置の模式断面図である。

【図6】撮像装置の模式断面図である。

【図7】撮像装置の模式断面図である。

【図8】撮像装置の模式断面図である。

【図9】撮像装置の模式断面図である。

【図10】撮像装置の模式断面図である。

【図11】撮像装置の模式断面図である。

【図12】撮像装置の模式断面図である。

【図13】撮像装置の模式断面図である。

【図14】撮像装置の模式断面図である。

【図15】撮像装置の模式断面図である。

【図16】撮像装置の模式断面図である。

【図17】撮像装置の模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0009】

図１は、本実施形態の撮像装置の模式斜視図である。撮像装置１００は、撮像チップ１０１、光学素子としてのカバーガラス１１１、信号処理チップ１２１、及びフレキシブル基板１４１を含んで構成される。図１では、図面を簡略化する目的で、撮像チップ１０１と信号処理チップ１２１の間のバンプ、信号処理チップ１２１とフレキシブル基板１４１の間のバンプ等を省略している。また、後述する接着層１３１を見易くするために、図２と同一のハッチングを施している。図１において、被写体光束が撮像チップ１０１へ入射する方向をｚ軸方向とする。撮像チップ１０１の長手方向をｘ軸方向、短手方向をｙ軸方向とする。ｘ軸プラス方向は紙面右方向、ｘ軸マイナス方向は紙面左方向である。

【0010】

撮像チップ１０１は、被写体光束が入射する面である第１面側に撮像領域を有する。本明細書において、撮像チップ１０１の受光面とは反対側の面である第２面において撮像領域に対向する領域を対向領域１１０と称す。

【0011】

信号処理チップ１２１は、撮像チップ１０１の第２面側に積層される。信号処理チップ１２１は、撮像チップ１０１から出力された画素信号を処理する処理回路を有する。撮像チップ１０１と信号処理チップ１２１のサイズは、互いに異なる。ここでは、信号処理チップ１２１のｙ軸方向の幅は、撮像チップ１０１のｙ軸方向の幅と略同一である。一方、信号処理チップ１２１のｘ軸方向の幅は、撮像チップ１０１のｘ軸方向の幅の１／３程度である。

【0012】

信号処理チップ数は、画素信号の読み出し方式に応じて適宜決定される。本実施形態では、画素信号の読み出し方式として２チャンネル読み出しを採用する。したがって、本実施形態では、信号処理チップ数は２つである。２つの信号処理チップ１２１の一方は撮像チップ１０１の左端に沿って配置され、他方は撮像チップ１０１の右端に沿って配置されている。２つの信号処理チップ１２１は、撮像チップ１０１における第２面の外縁からｘ軸方向、ｙ軸方向にはみ出すことなく配置されている。これにより、撮像装置１００をｘ軸方向、ｙ軸方向に小型化できる。

【0013】

２つの信号処理チップ１２１は、ｘ軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。したがって、２つの信号処理チップ１２１はいずれも、対向領域１１０の一部を覆っているだけである。換言すると、対向領域１１０は、信号処理チップ１２１により覆われていない部分を有する。

【0014】

ここで、対向領域１１０の全体が信号処理チップ１２１に覆われていれば、処理回路で発生した熱は撮像領域に集中し得る。熱が撮像領域に集中すると、当該熱に起因する暗電流が増加する。その結果、画質は低下する。

【0015】

本実施形態の撮像装置１００によれば、２つの信号処理チップ１２１は、対向領域１１０の中央部分を避けて撮像チップ１０１の左右両端に寄せて配置されている。すなわち、２つの信号処理チップ１２１の間に空間が形成されている。この構成によれば、信号処理チップ１２１の処理回路で発生した熱の一部を当該空間に放熱できる。したがって、撮像領域での熱の滞留を低減できる。その結果、撮像領域において、熱に起因して発生する暗電流を低減できる。

【0016】

信号処理チップ１２１は、可撓性を有する基板としてフレキシブル基板１４１に接続される。フレキシブル基板１４１は、外部回路に接続される。フレキシブル基板１４１は、信号処理チップ１２１のうち撮像チップ１０１側の面である第３面とは反対側の面に接続される。

【0017】

接着層１３１は、撮像チップ１０１のうち被写体光束が入射する面の外縁に形成されている。接着層１３１は、撮像領域を取り囲むように形成されている。接着層１３１は、撮像チップ１０１とカバーガラス１１１を接着する。

【0018】

図２は、撮像装置の模式断面図である。具体的には、撮像チップ１０１の中心を通るｘｚ平面の模式断面図である。

【0019】

撮像チップ１０１は、表面照射型のＭＯＳイメージセンサである。撮像チップ１０１は、上述した撮像領域１０２に加えて、回路パターン１０３、貫通電極１０４、及び電極パッド１０５を有する。

【0020】

撮像領域１０２は、撮像チップ１０１の中央部分に形成される。撮像領域１０２には、受光した被写体像を光電変換する画素が複数配列されている。

【0021】

回路パターン１０３、貫通電極１０４、及び電極パッド１０５は、撮像領域１０２の外縁から右側にずれた周辺領域、左側にずれた周辺領域にそれぞれ形成されている。電極パッド１０５は、撮像チップ１０１の第２面に形成されている。回路パターン１０３と電極パッド１０５は、貫通電極１０４を介して電気的に接続されている。回路パターン１０３は、画素から読み出された画素信号を貫通電極１０４に出力する。貫通電極１０４は、回路パターン１０３から出力された画素信号を電極パッド１０５に出力する。電極パッド１０５は、後述する電極パッド１２５に画素信号を出力する出力部として機能する。

【0022】

信号処理チップ１２１は、上述した処理回路に加えて、貫通電極１２４、電極パッド１２５、及び電極パッド１２６を有する。電極パッド１２５は、信号処理チップ１２１の第３面に形成されている。一方、電極パッド１２６は、信号処理チップ１２１のうちフレキシブル基板１４１側の面に形成されている。電極パッド１２５と電極パッド１２６は、貫通電極１２４を介して電気的に接続されている。貫通電極１２４は、処理回路によって処理された画素信号をフレキシブル基板１４１に出力する。

【0023】

信号処理チップ１２１の電極パッド１２５は、バンプ１３２を介して撮像チップ１０１の電極パッド１０５に電気的に接続される。電極パッド１２５は、出力部から出力された画素信号を入力する入力部として機能する。なお、電極パッド１０５と電極パッド１２５の間に介在するバンプ１３２を出力部または入力部とみなすこともできる。撮像チップ１０１と信号処理チップ１２１は、接着剤１３３により接着される。

【0024】

フレキシブル基板１４１は、電極パッド１４４を有する。電極パッド１４４は、バンプ１３４を介して信号処理チップ１２１の電極パッド１２６に電気的に接続される。電極パッド１４４と電極パッド１２６の接続部分は、接着剤１３５によって接着される。フレキシブル基板１４１は、信号処理チップ１２１の貫通電極１２４を介して受信した画素信号を外部回路に出力する。

【0025】

カバーガラス１１１は、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラス等により形成される。カバーガラス１１１は、撮像領域１０２に対向して接着層１３１上に配置され、接着層１３１を介して撮像チップ１０１に接着されている。接着層１３１は、撮像チップ１０１とカバーガラス１１１の間に介在し、撮像領域１０２を取り囲むように形成されている。接着層１３１の材料として、熱硬化性接着剤等を用いることができる。カバーガラス１１１は、接着層１３１の厚みにより撮像チップ１０１と離間しつつ、撮像領域１０２を封止する。

【0026】

図３は、本実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。カメラ１５０は、撮影光学系としての撮影レンズ４２０を備え、撮影レンズ４２０は、光軸ＯＡに沿って入射する被写体光束を撮像装置１００へ導く。撮影レンズ４２０は、カメラ１５０に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。カメラ１５０は、撮像装置１００、システム制御部４０１、ワークメモリ４０４、記録部４０５、及び表示部４０６を主に備える。

【0027】

撮影レンズ４２０は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図３では瞳近傍に配置された仮想的な１枚のレンズで代表して表している。システム制御部４０１は、撮像装置１００のタイミング制御、領域制御等の電荷蓄積制御を実行する。

【0028】

撮像装置１００は、画素信号をシステム制御部４０１の画像処理部４１１へ引き渡す。画像処理部４１１は、ワークメモリ４０４をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、ＪＰＥＧファイル形式の画像データを生成する場合は、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部４０５に記録されるとともに、表示信号に変換されて表示部４０６に表示される。

【0029】

以上の説明では、撮像装置１００は外部回路との接続部材としてフレキシブル基板１４１を備える構成であったが、他の接続部材を備える構成であってもよい。図４は、変形例１の撮像装置の模式断面図である。

【0030】

撮像装置２００は、フレキシブル基板の替わりにリジッド基板である配線基板１５１を備える。撮像装置２００は、配線基板１５１を介して画素信号を外部回路へ出力する。配線基板１５１としてセラミック基板、ガラエポ基板等を用いることができる。撮像装置２００において、信号処理チップ１２１の貫通電極１２４は、処理回路によって処理された画素信号を配線基板１５１に出力する。配線基板１５１は、電極パッド１５２を有する。電極パッド１５２は、バンプ１３４を介して信号処理チップ１２１の電極パッド１２６に電気的に接続される。配線基板１５１は、信号処理チップ１２１の第３面とは反対側の面に、接着剤１３５を介して固定される。このように配線基板１５１は、信号処理チップ１２１と隣接して配置されて電気的に接続される。

【0031】

外部回路との接続部材として配線基板１５１を用いる構成は、図４に示した構成に限らない。図５は、変形例２の撮像装置の模式断面図である。撮像装置３００は、四角環状の形状を有する環囲部材１６１を備える。環囲部材１６１は、配線基板１５１に配置されて撮像チップ１０１を環囲する。環囲部材１６１は、アルミニウム、真鍮、鉄、ニッケル合金等の金属により形成される。環囲部材１６１の材料として樹脂を用いることもできるし、金属と樹脂がインサート成形された材料を用いることもできる。詳しくは後述するが、撮像装置３００の密封性を高めることを重視する場合には、環囲部材１６１の材料として金属を用いるとよい。カバーガラス１１１は、環囲部材１６１上に配置され、接着層１３１により接着される。

【0032】

カバーガラス１１１にゴミ、異物等が付着したり、カバーガラス１１１に傷がついたりする場合には、撮像画像にそれらが写りこむ恐れがある。配線基板１５１とカバーガラス１１１の間に環囲部材１６１を介在させ、撮像チップ１０１とカバーガラス１１１の間隔を拡げることにより、写りこみによる影響を低減できる。加えて、カバーガラス１１１端面の反射による迷光が撮像領域１０２に到達し難くなる。環囲部材１６１を用いることにより撮像チップ１０１とカバーガラス１１１の間隔を拡げることができる一方で、撮像装置３００のｚ軸方向の厚みは、環囲部材１６１を用いない場合に比べて厚くなる。環囲部材１６１の厚みは、写りこみの低減および撮像装置１００の小型化の観点から適宜調整される。

【0033】

カバーガラス１１１、配線基板１５１、及び環囲部材１６１によって密封空間が形成される。撮像チップ１０１は、密封空間内に配置される。ここで、撮像装置３００の内部に外部環境の水分及びガスが侵入すると、撮像チップ１０１の撮像性能が低下する。具体的には、外部環境の水分が密封空間内に浸入すると、密封空間内外の温度差によって撮像チップ１０１、カバーガラス１１１に結露する。結露及び結露が原因でカビが生じると、結像する光学像を歪めるので、ノイズが増加する。一方、外部環境のガスが密封空間内に侵入すると、撮像チップ１０１内部の回路の酸化及び腐食を促進し、撮像チップ１０１の破壊を招く。撮像チップ１０１が密封空間内に配置されることにより、撮像チップ１０１が外部環境の水分及びガスの影響を受け難くなるので、ノイズの増加を抑制できるとともに、撮像チップ１０１の破壊を回避できる。

【0034】

外部回路との接続部材として配線基板１５１を用いる他の構成について説明する。図６は、変形例３の撮像装置の模式断面図である。

【0035】

撮像装置４００は、撮像チップ１０１の表面に電極パッド１０６を備える。電極パッド１０６は、貫通電極１０４を介して電極パッド１０５に電気的に接続される。配線基板１５１は、電極パッド１５２を備える。電極パッド１５２は、ワイヤボンディング１７１を介して電極パッド１０６に電気的に接続される。

【0036】

撮像装置４００の構成によれば、画素から読み出された画素信号は、貫通電極１０４を介して信号処理チップ１２１に一旦出力される。画素信号は、信号処理チップ１２１の処理回路により処理された後、再び撮像チップ１０１に出力される。その後、ワイヤボンディング１７１を介して配線基板１５１に出力される。

【0037】

図４で示した撮像装置２００及び図５で示した撮像装置３００では、信号処理チップ１２１が配線基板１５１に電気的に接続される構成であった。このため、信号処理チップ１２１は、配線基板１５１に画素信号を出力するための貫通電極１２４を備えていた。これに対し、撮像装置４００の構成によれば、信号処理チップ１２１が貫通電極１２４を備えないので、製造工程および製造コストの観点で有利である。

【0038】

信号処理チップ１２１に貫通電極を形成しない構成は、図６で示した構成に限らない。図７は、変形例４の撮像装置の模式断面図である。

【0039】

撮像装置５００の配線基板１５１は、第２面において撮像領域１０２に対向する領域（すなわち対向領域）に向けて突出する凸状のランド部１５３を有する。ランド部１５３は、信号処理チップ１２１が配置される領域を避けて配線基板１５１の中央部分に形成されている。ランド部１５３は、撮像チップ１０１で発生した熱を逃がす放熱部材として機能する。つまり、ランド部１５３は、対向領域に当接する放熱部材といえる。このように、撮像装置５００では、２つの信号処理チップ１２１の間の空間に放熱部材が配置される。放熱特性を重視する場合には、ランド部１５３と撮像チップ１０１の接着面は大きいほどよい。

【0040】

一方、撮像チップ１０１の線膨張係数と配線基板１５１の線膨張係数は、互いに異なる。このため、撮像チップ１０１と配線基板１５１が接合されてから加熱あるいは冷却されると、これらに反りが発生する。これは、加熱あるいは冷却による膨張量あるいは収縮量が、撮像チップ１０１と配線基板１５１とで異なることに起因する。反り防止を重視する場合には、ランド部１５３と撮像チップ１０１の接着面は小さいほどよい。

【0041】

配線基板１５１は、ランド部１５３を介して接着剤１３６により撮像チップ１０１に固定される。接着剤１３６として弾性接着剤を用いるとよい。弾性接着剤として、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることができる。接着剤１３６として弾性接着剤を用いることにより、撮像チップ１０１と配線基板１５１が接合されてから加熱あるいは冷却された場合に、撮像チップ１０１と配線基板１５１の線膨張係数の差に起因して生じる応力を吸収することができる。

【0042】

配線基板１５１と信号処理チップ１２１は、放熱媒体１３７を介して接している。放熱媒体１３７は、例えばシリコングリースである。配線基板１５１と信号処理チップ１２１は、放熱媒体１３７によって熱的に連結される。これにより、信号処理チップ１２１の処理回路で発生する熱を配線基板１５１に放熱できる。したがって、処理回路から撮像チップ１０１側に放熱される熱を低減できる。

【0043】

図８は、変形例５の撮像装置の模式断面図である。撮像装置６００の配線基板１５１は、撮像領域１０２に対応する開口部１５５を有し、撮像チップ１０１のうち受光面側に固定される。カバーガラス１１１は、開口部１５５を覆って配線基板１５１に接着層１３１により接着される。

【0044】

配線基板１５１は、電極パッド１５４を有する。電極パッド１５４は、バンプ１３８を介して撮像チップ１０１の電極パッド１０６に電気的に接続される。電極パッド１５４と電極パッド１０６の接続部分は、接着剤１３９によって接着される。接着剤１３９は、撮像領域１０２を取り囲むように形成されている。

【0045】

図４～７で示した撮像装置の構成では、配線基板１５１は、信号処理チップ１２１の第３面とは反対側の面に配置された。これに対し、撮像装置６００の構成によれば、配線基板１５１が撮像チップ１０１の受光面側に配置される。したがって、上記の環囲部材を用いることなく、カバーガラス１１１が撮像チップ１０１に配置される場合に比べて、撮像チップ１０１とカバーガラス１１１の間の距離を拡げることができる。

【0046】

以上の説明では、２つの信号処理チップ１２１は、撮像チップ１０１の外縁からｘ軸方向、ｙ軸方向にはみ出すことなく配置されていたが、撮像チップ１０１の外縁からはみ出して配置されてもよい。図９は、変形例６の撮像装置の模式断面図である。

【0047】

撮像装置７００の信号処理チップ１２１は、第３面に電極パッド１２７を備える。電極パッド１２７は、信号処理チップ１２１のうち撮像チップ１０１の外縁からｘ軸方向にはみ出した部分に形成されている。この構成によれば、第３面に電極パッド１２７を形成できる。したがって、第３面とは反対側の面に電極パッドを形成し、当該電極パッドと電極パッドを電気的に接続するための貫通電極をわざわざ形成しなくてもよい。電極パッド１２７は、バンプ１４０を介してフレキシブル基板１４１の電極パッド１４５に電気的に接続される。電極パッド１２７と電極パッド１４５の接続部分は、接着剤１３５によって接着される。

【0048】

信号処理チップ１２１を撮像チップ１０１の外縁からｘ軸方向にはみ出して配置することにより、対向領域を完全に避けて撮像チップ１０１に積層できる。これにより、処理回路で発生した熱は、より一層撮像領域１０２に放熱され難くなる。

【0049】

２つの信号処理チップ１２１が撮像チップ１０１の外縁からｘ軸方向にはみ出して配置されている場合も、上述した様々な構成をとり得る。図１０は、変形例７の撮像装置の模式断面図である。撮像装置８００は、撮像チップ１０１、信号処理チップ１２１、及びカバーガラス１１１に加えて、接続部材としての配線基板１５１と、環囲部材１６１とを備える。信号処理チップ１２１の電極パッド１２７は、ワイヤボンディング１７１を介して配線基板１５１の電極パッド１５２に電気的に接続される。したがって、この構成によれば、信号処理チップ１２１に出力された画素信号を、撮像チップ１０１に再度出力することなく、配線基板１５１に出力できる。また、上述のように、環囲部材１６１により撮像チップ１０１が外部環境の水分及びガスの影響を受け難くなるので、ノイズの増加を抑制できるとともに、撮像チップ１０１の破壊を回避できる。

【0050】

図１１は、変形例８の撮像装置の模式断面図である。撮像装置９００の配線基板１５１は、対向領域に向けて突出する凸状のランド部１５３を備える。配線基板１５１は、ランド部１５３を介して接着剤１３６により撮像チップ１０１に固定される。これにより、撮像チップ１０１で発生した熱を逃がすことができる。このように、撮像装置９００では、２つの信号処理チップ１２１の間の空間に放熱部材が配置される。また、接着剤１３６として弾性接着剤を用いることにより、撮像チップ１０１と配線基板１５１の線膨張係数の差に起因して生じる応力を吸収することができる。配線基板１５１と信号処理チップ１２１は、放熱媒体１３７を介して接している。これにより、信号処理チップ１２１の処理回路で発生する熱を配線基板１５１に放熱できる。

【0051】

図１２は、撮像装置の模式断面図である。撮像装置１０００の配線基板１５１は、撮像チップ１０１に対応する開口部１５５を有する。撮像チップ１０１は、配線基板１５１の開口部１５５に収容される。配線基板１５１は、信号処理チップ１２１の第３面に固定される。信号処理チップ１２１の電極パッド１２７は、バンプ１４０を介して配線基板１５１の電極パッド１５６に電気的に接続される。電極パッド１２７と電極パッド１５６の接続部分は、接着剤１３５により接着される。

【0052】

図１３は、撮像装置の模式断面図である。撮像装置１１００の左側の信号処理チップ１２１は、撮像チップ１０１の左端からｘ軸プラス方向に入り込んで配置されている。一方、右側の信号処理チップ１２１は、撮像チップ１０１の右端からｘ軸マイナス方向に入り込んで配置されている。フレキシブル基板１４１は、信号処理チップ１２１が撮像チップ１０１の端部からずれて配置されることにより生まれた空間に配置されている。このように、フレキシブル基板１４１は、信号処理チップ１２１ではなく、撮像チップ１０１に電気的に接続されてもよい。撮像装置１１００の構成によれば、図９で示した撮像装置７００に比べてｘ軸方向に小型化できる。

【0053】

図１４は、撮像装置の模式断面図である。撮像装置１２００の配線基板１５１のランド部１５３は、配線基板１５１の外縁部分に形成されている。配線基板１５１は、ランド部１５３に電極パッド１５７を有する。電極パッド１５７は、バンプ１４０を介して撮像チップ１０１の電極パッド１０７に電気的に接続される。このように、配線基板１５１のランド部１５３は、配線基板１５１の中央部分以外に形成されてもよい。

【0054】

図１５は、撮像装置の模式断面図である。撮像装置１３００の配線基板１５１は、信号処理チップ１２１に対応する開口部１５５を有する。信号処理チップ１２１は、配線基板１５１の開口部１５５に収容される。配線基板１５１の電極パッド１５７は、バンプ１４０を介して撮像チップ１０１の電極パッド１０７に電気的に接続される。このように、配線基板１５１と撮像チップ１０１がバンプ接合により電気的に接続される場合に、配線基板１５１は、撮像チップ１０１の受光面とは反対側の面に配置することもできる。

【0055】

以上の説明では、放熱部材として機能する配線基板１５１のランド部１５３は、撮像チップ１０１に接着されていた。放熱部材は、信号処理チップ１２１に接着されてもよい。図１６は、撮像装置の模式断面図である。撮像装置１４００は、放熱部材１８１を有する。放熱部材１８１は、放熱媒体１３７を介して信号処理チップ１２１に接している。これにより、信号処理チップ１２１で発生した熱は、放熱部材１８１を介して放熱される。したがって、撮像チップ１０１側に放熱される熱を低減できる。その結果、信号処理チップ１２１で発生した熱により発生する暗電流を低減できる。放熱部材１８１はフィン状であることが好ましい。これにより、放熱部材１８１の放熱面積が大きくなるので、より放熱特性を高めることができる。

【0056】

図１７は、撮像装置の模式断面図である。撮像装置１５００のフレキシブル基板１４１は、撮像チップ１０１と信号処理チップ１２１に挟まれた構造になっている。バンプ１３４とバンプ１３２の厚さは互いに異なる。具体的には、バンプ１３２の厚さは、フレキシブル基板１４１の厚み分だけバンプ１３４の厚さより厚くなっている。このようにバンプの厚さを工夫することにより、フレキシブル基板１４１が撮像チップ１０１と信号処理チップ１２１に挟まれた構造を実現できる。

【0057】

撮像チップ１０１は、裏面照射型のＭＯＳイメージセンサでもよい。この場合には、撮像チップ１０１において、複数の画素が画素信号を貫通電極に出力する配線を含む配線層より被写体像の入射側に配置される。裏面照射型の撮像チップ１０１の場合には、撮像チップが研磨されるので、表面照射型の撮像チップに比べて厚さが薄くなる。このため、撮像チップのうち受光面とは反対側の面にサポート基板が貼り合わされた上で、サポート基板に信号処理チップが配置される場合がある。この場合には、サポート基板に貫通電極を形成するとよい。これにより、撮像チップと信号処理チップをサポート基板の貫通電極を介して電気的に接続できる。

【0058】

撮像チップ１０１の画素信号は、電磁結合を利用した無線通信によって信号処理チップ１２１に送信されてもよい。この場合には、撮像チップ１０１及び信号処理チップ１２１のそれぞれは、互いに対向するよう形成されたコイルを有する。

【0059】

以上の説明では、配線基板１５１のランド部１５３が撮像チップ１０１で発生した熱を逃がす放熱部材として機能する構成であったが、配線基板１５１と放熱部材は、一体的に形成されなくてもよい。また、撮像チップ１０１及び信号処理チップ１２１のそれぞれに個別に放熱部材が配置されてもよい。

【0060】

以上の説明では、信号処理チップ１２１の数が２つである構成であったが、１つであってもよい。また、信号処理チップ１２１の数は、３つ以上であってもよい。以上の説明では、光学素子としてカバーガラス１１１を用いたが、カバーガラス１１１に替えてローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ等を用いてもよい。

【0061】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0062】

１００ 撮像装置、２００ 撮像装置、３００ 撮像装置、４００ 撮像装置、５００ 撮像装置、６００ 撮像装置、７００ 撮像装置、８００ 撮像装置、９００ 撮像装置、１０００ 撮像装置、１１００ 撮像装置、１２００ 撮像装置、１３００ 撮像装置、１４００ 撮像装置、１５００ 撮像装置、１０１ 撮像チップ、１０２ 撮像領域、１０３ 回路パターン、１０４ 貫通電極、１０５ 電極パッド、１０６ 電極パッド、１０７ 電極パッド、１１０ 対向領域、１１１ カバーガラス、１２１ 信号処理チップ、１２４ 貫通電極、１２５ 電極パッド、１２６ 電極パッド、１２７ 電極パッド、１３１ 接着層、１３２ バンプ、１３３ 接着剤、１３４ バンプ、１３５ 接着剤、１３６ 接着剤、１３７ 放熱媒体、１３８ バンプ、１３９ 接着剤、１４０ バンプ、１４１ フレキシブル基板、１４４ 電極パッド、１４５ 電極パッド、１５０ カメラ、１５１ 配線基板、１５２ 電極パッド、１５３ ランド部、１５４ 電極パッド、１５５ 開口部、１５６ 電極パッド、１５７ 電極パッド、１６１ 環囲部材、１７１ ワイヤボンディング、１８１ 放熱部材、４０１ システム制御部、４０４ ワークメモリ、４０５ 記録部、４０６ 表示部、４１１ 画像処理部、４２０ 撮影レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】