固態(tài)成像裝置及其制作方法

專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置及其制作方法，尤其涉及具有固態(tài)圖像拾取元件的諸如監(jiān)視攝像機、醫(yī)用攝像機、或車載攝像機的小型成像裝置及其制作方法。
背景技術：
這種成像裝置通過如透鏡的光學系統(tǒng)接收圖像、并以電信號形式輸出該圖像。近年來，隨著這種成像裝置的小型化和性能的提高、以及圖像拾取器尺寸的日益減小，成像裝置被用于各種領域、且其市場擴展到圖像輸入器件。
在使用固態(tài)圖像拾取元件的傳統(tǒng)成像裝置中，諸如透鏡、固態(tài)圖像拾取元件、和安裝有用于該元件的驅動電路和信號處理電路的LSI的每個部件均具有殼體或結構部件的形狀，并且各部件相互組合。通常，基于這種組合的安裝結構由安裝到平面印刷電路板的安裝元件形成。
為進一步縮小這種裝置，日本專利公開2001-245186中提出了一種如圖11所示的三維印刷電路板201。印刷電路板201由樹脂制成，其中，安裝件由具有矩形臺形狀的腿部201A、形成在該腿部上的主體部201B、和形成在腿部201A與主體部201B之間交界處的通孔部分201C構成。印刷電路圖案205形成在腿部201A后表面?zhèn)壬系娜S印刷電路板上。透鏡裝配在主體部201B的內圓周上。以透鏡的軸217為中心時，濾光器203位于通孔部分201C之上、固態(tài)圖像拾取元件204和芯片部件208被設置在通孔部分201C的下面。如圖12的剖視圖所示，利用焊料214通過形成在腿部201A上的印刷電路圖案205將印刷電路板連接到諸如移動電話或個人計算機等裝置的主板213。在主板213上形成許多部件219，部件219包括諸如用于處理固態(tài)成像元件的輸出信號的信號處理電路、晶體管、和電容等芯片部件。通過球柵陣列(BGA)221將主板213連接到柔性電路板(FPC)120而建立部件之間的連接。圖13是表示這種連接的主要部分的視圖。通過形成在圖像拾取元件204表面上的凸起206將固態(tài)成像元件204連接到形成在腿部201A上的印刷電路圖案205，而后，用密封樹脂207進行密封以完成與三維印刷電路板201的連接。
相同的部分用相同的標號表示。
從圖中可知，很多部件必須被安裝、而后再相互連接。因此，傳統(tǒng)裝置所存在的問題是許多連接一定要在安裝各部件的過程中完成，所以裝置的尺寸較大、并且安裝過程需要較長的時間周期。
在安裝過程中，如圖14A-14C所示，采用了下面的方法在三維印刷電路板模制后(圖14A)，將固態(tài)圖像拾取元件204安裝到該電路板(圖14B)，而后安裝濾光器203(圖14C)。
在將固態(tài)圖像拾取元件204安裝到三維印刷電路板201的過程中的加熱步驟中，三維印刷電路板201出現較大的變形、并且在固態(tài)圖像拾取元件204與三維印刷電路板201之間的連接部分產生極大的應力，于是連接經常因發(fā)生開裂而失敗。
一般來說，這種三維印刷電路板經注模而制成。但其問題是，從模制精度和注模壽命的角度來看，通常用于減小樹脂材料膨脹系數的填料不能以大于某一給定的量進行添加。
通常用于注模的熱塑性樹脂具有直鏈分子結構，所以它顯示出在分子結合方向上小的線性膨脹系數、而在垂直于分子結合方向上大的線性膨脹系數的各向異性的特性。在這種樹脂中，填料沿模壓流方向定向，于是顯示出在垂直于模壓流方向上大膨脹系數的各向異性的特性。
如上所述，傳統(tǒng)的固態(tài)成像裝置通過在其外部安裝諸如信號處理電路的各種功能部件而構成，所以，存在該安裝過程需要較長的時間周期、并且器件的尺寸也較大的問題。另外，連接失敗在固態(tài)圖像拾取元件與處理電路部件之間的連接部分發(fā)生，這也降低了可靠性。
在將固態(tài)圖像拾取元件安裝到三維印刷電路板的過程中的加熱步驟中，三維印刷電路板出現較大的變形、并且在固態(tài)圖像拾取元件與三維印刷電路板之間的連接部分產生極大的應力，于是連接經常因開裂發(fā)生而失敗。
通常，這種位于固態(tài)圖像拾取元件與三維印刷電路板之間的連接部分由設置在固態(tài)圖像拾取元件上的焊接點和三維印刷電路板的端子構成。它們之間的連接由采用諸如銀膠的導電粘接劑、超聲波焊接、熱壓焊接等連接方式實現。
在各種方法中，由于三維印刷電路板的熱變形，固態(tài)圖像拾取元件的粘接極易開裂，這將導致生產量下降。
當將印刷電路板制成三維結構時可使其小型化、但其熱變形通常大于二維結構的情況，所以存在因膨脹系數不同所導致的變形阻礙了產量提高的嚴重問題。
因此，希望提出一種能夠容易地連接到外部處理電路、又能進一步減小尺寸的固態(tài)成像裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明是在上述情形下作出的。本發(fā)明的目的是提供一個固態(tài)成像裝置，其中，不需要外圍連接電路，且該固態(tài)成像裝置的制作方法簡單、尺寸小、可靠性高。
本發(fā)明的另一個目的是抑制諸如三維印刷電路板的結構件的熱變形，以確保固態(tài)成像裝置的連接、并改善該固態(tài)成像裝置的焊接質量。
根據本發(fā)明，一個整體地封裝有電路板的結構件被使用，該電路板被連接到固態(tài)圖像拾取元件并被設置在結構件連接固態(tài)圖像拾取元件的部分與結構件連接透光件的另一部分之間，固態(tài)圖像拾取元件被安裝到通孔部分，透光件的安裝可覆蓋通孔部分、并以預定距離與固態(tài)圖像拾取元件分開。在模制結構件的步驟中，電路板被整體地模制，因此可以減少勞動力，安裝部分的結構可被簡化，從而實現器件的小型化。
根據本發(fā)明，固態(tài)成像裝置包括結構件，它由絕緣樹脂構成并具有通孔部分；固態(tài)圖像拾取元件，它安裝到該結構件、用以覆蓋通孔部分；透光件，它安裝到該結構件、用以覆蓋通孔部分、并以預定距離與固態(tài)圖像拾取元件分開；和電路板，它被安裝到該固態(tài)圖像拾取元件、并被整體地密封在結構件內，該電路板被設置在結構件連接固態(tài)圖像拾取元件的部分與結構件連接透光件的另一部分之間。
根據本發(fā)明，利用安裝固態(tài)圖像拾取元件的部分與安裝透光件的部分之間的光學間隔的厚度將產生小的熱變形的電路板密封(到周邊部分中)。于是，可大大減少外圍部件的數量，器件可小型化。由于電路板與結構件整體地模制，所以在安裝固態(tài)圖像拾取元件時產生的結構件的熱變形明顯地減小，因此顯著降低了連接故障。
優(yōu)選地，電路板是具有從固態(tài)圖像拾取元件的安裝部分露出的導體圖案的多層接線板，固態(tài)圖像拾取元件直接面朝下連接到電路板的導體圖案。
在該結構中，外部連接數量減少，借助面朝下連接可使器件變小變薄。
優(yōu)選地，電路板包括用于處理固態(tài)圖像拾取元件的輸出信號的信號處理電路。
在該結構中，電路板因具有信號處理電路而不需設置外部電路，所以電路板可小型化。另外，信號處理電路緊靠固態(tài)圖像拾取元件而形成，故可縮短處理時間、并降低噪音水平。
優(yōu)選地，信號處理電路是一個連接到電路板第一表面的芯片部件，第一表面位于安裝透光件的一側。
在該結構中，由于信號處理電路被安裝成位于多層接線板上的芯片部件，故可小型化。另外，信號處理電路緊靠固態(tài)圖像拾取元件而形成，故可縮短處理時間、并降低噪音水平。
優(yōu)選地，電路板由具有與通孔部分對應部分的環(huán)形件構成、并包括通孔以便具有伸入到該通孔部分并安裝透光件的部分，透光件被固定到電路板上用以安裝透光件的部分。
在該結構中，由于透光件安裝到熱變形小的電路板上，所以熱變形能夠被進一步抑制。
優(yōu)選地，電路板由多層接線板構成，導體圖案也在安裝固態(tài)圖像拾取元件的表面一側露出，固態(tài)圖像拾取元件被直接連接到該導體圖案。
在該器件的這種結構中，連接被簡化、且裝置進一步變小變薄。
優(yōu)選地，結構件具有腿部和位于腿部的圓柱主體部，通孔部分位于該主體部與腿部之間。
當這種結構用于傳統(tǒng)裝置時，整個結構可縮小，但其問題是熱變形所導致的連接部分的變形易使連接出現故障。反之，本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取元件可在熱膨脹系數小于絕緣樹脂且產生較小熱變形的電路板通過整體模制而安裝之后再進行安裝。因此，由絕緣樹脂制成的結構的熱變形可被抑制，固態(tài)圖像拾取元件的連接可靠性增加。
優(yōu)選地，多層接線板被電連接到形成在腿部表面部分的導體圖案。
在這個結構中，裝置能夠容易地連接到外部裝置、并能夠進一步縮小。
優(yōu)選地，多層接線板由熱膨脹系數小于絕緣樹脂的材料構成。
在這個結構中，由于多層接線板的熱膨脹系數小于構成結構件的熱膨脹系數，所以安裝固態(tài)圖像拾取元件期間因熱所產生的變形被減少、于是能夠改善可靠性。
優(yōu)選地，透光件是通過在石英玻璃表面形成多層結構的介電薄膜而構成的。
在這個結構中，由于石英玻璃的熱膨脹系數比構成該結構件的樹脂的熱膨脹系數小一個數量級，所以安裝固態(tài)圖像拾取元件期間的熱量所產生的變形可減小，于是可靠性得到改善。
優(yōu)選地，透光件由熱固性樹脂構成。
在這個結構中，由于用熱固性樹脂構成透光件，所以安裝固態(tài)圖像拾取元件期間的熱量所產生的變形可減小，于是可靠性得到改善。
優(yōu)選地，透光件是濾光器。
該濾光器的安裝位置確定固態(tài)圖像拾取元件與安裝在外部位置的透鏡之間的距離，所以，該安裝位置是一個重要因素。在這個結構中，由于透光件經整體模制而固定、并由小熱膨脹系數部件構成，所以該結構件在透光件周圍的變形被抑制。因此，結構件在固態(tài)圖像拾取元件周圍的熱變形可被抑制，于是固態(tài)圖像拾取元件與濾光器之間的距離的穩(wěn)定性提高，從而可更好地攝取圖像。
優(yōu)選地，電路板由形成在透光基底表面上的環(huán)形多層接線部分構成，一個位于透光基底中心區(qū)、并從多層接線部分露出的區(qū)域形成濾光器。
在這個結構中，透光基底的中心區(qū)構成濾光器，多層接線部分形成在基底的外圓周區(qū)，電路板和濾光器由同一基底構成。因此，部件數量進一步減少，器件可變小變薄。另外，安裝步驟數進一步減少，安裝過程的可操作性被改善。
此外，根據本發(fā)明，通過將電路部分與固定件一起整體地密封而形成的結構件被使用，電路部分被連接到固態(tài)圖像拾取元件并形成在柔性基底上、以便設置在安裝固態(tài)圖像拾取元件的結構件的部分與安裝透光件的其它部分之間，固態(tài)圖像拾取元件安裝到通孔部分，透光件被安裝、以便覆蓋以預定距離與固態(tài)圖像拾取元件分開的通孔部分。在模制結構件的過程中，形成在柔性基底上的電路部分與固定件一起模制，所以可節(jié)省人力、安裝部分的結構可簡化，于是能實現器件的小型化、并能容易地將器件連接到外部裝置。
本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中的器件包括結構件，它由絕緣樹脂構成并具有通孔部分；固態(tài)圖像拾取元件，它安裝到該通孔部分；和透光件，它被設置以便覆蓋以預定距離與固態(tài)圖像拾取元件分開的通孔部分；和固定件，其熱膨脹系數小于樹脂的熱膨脹系數；柔性基底，它連接到該固定件；電路部分，它形成在柔性基底的表面上，在電路部分上、所需的功能元件被整體密封安裝到位于結構件安裝該固態(tài)圖像拾取元件的部分與結構件安裝透光件的另一部分之間。
在這個結構中，利用安裝固態(tài)圖像拾取元件的部分與安裝透光件部分之間的光學空間、將形成在被連接到產生小的熱變形的固定件上的柔性基底上的電路部分密封(到周邊部分內)。因此，可大大地減少外設部件的數量，器件可被縮小。由于包括電路部分的固定件與結構件一起模制，所以在安裝固態(tài)圖像拾取元件時結構件產生的熱變形可明顯減小，從而極大地減少了連接故障。
優(yōu)選地，電路部分具有設置有從結構件連接該固態(tài)圖像拾取元件的部分露出的部分的導體圖案的多層接線結構，于是，固態(tài)圖像拾取元件被直接地面朝下連接到該電路部分的導體圖案。
在這個結構中，外部連接的數量被減少，通過面朝下連接可使器件變小、變薄。
優(yōu)選地，電路部分包括用于處理固態(tài)圖像拾取元件的輸出信號的信號處理電路。
在這個結構中，由于電路部分包括信號處理電路，所以不需要設置外部電路，因此可實現小型化。另外，信號處理電路緊靠固態(tài)圖像拾取元件形成，所以處理時間可縮短、噪音等級可降低。
優(yōu)選地，該固定件是具有與通孔部分對應區(qū)內的孔口的環(huán)形陶瓷基底，信號處理電路是連接到電路部分的芯片部件。
在這個結構中，由于陶瓷基底用作固定件，信號處理電路安裝成電路部分上的芯片部件，所以可實現小型化。另外，信號處理電路緊靠固態(tài)圖像拾取元件形成，所以處理時間可縮短、噪音等級可降低。
優(yōu)選地，構成信號處理電路的芯片部分連接到電路部分的第一表面，該第一表面位于透光件被連接的一側、并通過形成在陶瓷基底中的通孔連接到該電路部分。
在這個結構中，能夠容易地實現高可靠性連接，信號處理電路可緊靠固態(tài)圖像拾取元件形成，于是處理時間可縮短、噪音等級可降低。
優(yōu)選地，電路部分由多層接線結構件構成，導體圖案在安裝固態(tài)圖像拾取元件的表面?zhèn)壬下冻?，固態(tài)圖像拾取元件被直接連接到該導體圖案。
在這個結構的器件中，易于進行連接，并且器件可進一步變小、變薄。
優(yōu)選地，結構件具有其上形成接線部分的腿部、位于該腿部上的圓柱主體部、和形成在主體部與腿部之間的通孔部。
當這種結構應用于傳統(tǒng)器件時，整個結構可縮小，但它會產生因熱變形導致的連接部分的變形所造成的連接故障。反之，在本發(fā)明中，固態(tài)圖像拾取元件可在熱膨脹系數小于絕緣樹脂且產生較小熱變形的電路板通過整體模制而安裝之后再進行安裝。因此，由絕緣樹脂制成的結構件的熱變形可被抑制，固態(tài)圖像拾取元件的連接可靠性能夠增加。
優(yōu)選地，多層接線結構件被電連接到形成在腿部表面部分的導體圖案。
在這個結構中，器件能夠容易地連接到外部裝置、并能夠進一步縮小。
優(yōu)選地，透光件是濾光器。
該濾光器的安裝位置確定固態(tài)圖像拾取元件與安裝在外部位置的透鏡之間的距離，所以，該安裝位置是一個重要因素。在這個結構中，由于透光件經整體模制而固定、并由小熱膨脹系數部件構成，所以該結構件在透光件周圍的變形被抑制。因此，結構件在固態(tài)圖像拾取元件周圍的熱變形可被抑制，于是固態(tài)圖像拾取元件與濾光器之間距離的穩(wěn)定性提高，從而可更好地攝取圖像。
優(yōu)選地，柔性基底具有設置有向結構件外部延伸的導體端子圖案的伸長部分，導體端子圖案構成電源和信號處理電路的輸出端子。
在這個結構中，薄膜載體可與接線圖案一起伸出到結構件的外部、并被連接到外部部件。因此，該器件可被安裝到折疊式便攜電話等裝置，從而，在很大程度上實現小型化。
在本發(fā)明的方法中，其方法包括接線板形成步驟，制備具有在中心區(qū)內的通孔的絕緣層、并形成接線層以便形成電路板；將信號處理電路芯片連接到該電路板的第一表面的步驟；結構件模制步驟，用絕緣樹脂覆蓋形成有信號處理電路的電路部分、并在與通孔對應的一個區(qū)內形成通孔部分而進行密封處理，從而形成結構件；固態(tài)圖像拾取元件的安裝步驟，將固態(tài)圖像拾取元件安裝到電路板的第二表面以覆蓋結構件的通孔部分；透光件的安裝步驟，將透光件安裝到電路板的第一表面。
在這個結構中，由于小熱變形的電路板與結構件一起模制，所以在安裝固態(tài)圖像拾取元件時產生的結構件的熱變形明顯減小，于是大大降低了連接故障。安裝透光件的步驟不是必需的，所以可改進生產效率。另外，這種連接不需要空白邊緣。因此器件可縮小。
優(yōu)選地，該結構件的模制步驟是通過注模形成由熱塑性絕緣樹脂構成的結構件的注模步驟。
當結構件借助注模由熱塑性樹脂形成時，在固化處理過程中易產生特定的變形，并且在器件用于高溫環(huán)境時也會產生變形，因此，導致了在固態(tài)圖像拾取元件連接到該結構件的部分(三維印刷電路板)易產生連接故障的問題發(fā)生。反之，在這種結構中，由絕緣樹脂形成的結構件的熱變形被熱膨脹系數小于絕緣樹脂的電路板所抑制，所以變形很小，因此，固態(tài)圖像拾取元件的連接可靠性被提高。
此外，在本發(fā)明的方法中，其步驟包括板形成步驟，制備在中心區(qū)內具有通孔的柔性基底、形成構成電路部分的接線層、并將該柔性基底連接到固定件；在該電路部分中形成信號處理電路的步驟；結構件的模制步驟，用絕緣樹脂覆蓋形成有信號處理電路的電路部分、并在與通孔對應的一個區(qū)內形成通孔部分而進行密封處理，從而形成結構件；固態(tài)圖像拾取元件的安裝步驟，將固態(tài)圖像拾取元件電連接到該電路部分、并覆蓋結構件的通孔部分；透光件的安裝步驟，將透光件安裝到該電路部分的第一表面。
在這種結構中，由于形成有電路部分的柔性基底被連接到也被用作信號處理電路和支承部分的小熱變形的固定件、而且這些部件與結構件一起模制，所以在安裝固態(tài)圖像拾取元件時所產生的結構件的熱變形明顯減小，因此連接故障大大下降。由于安裝芯片等的步驟不是必需的，所以生產效率得到改善。另外，這種連接不需要空白邊緣。因此器件可被縮小。
優(yōu)選地，該結構件的模制步驟是通過注模形成由熱塑性絕緣樹脂構成的結構件的注模步驟。
當結構件借助注模由熱塑性樹脂形成時，在固化處理過程中易產生特定的變形，并且在器件用于高溫環(huán)境時也會產生變形，因此，在固態(tài)圖像拾取元件連接到該結構件的部分(三維印刷電路板)易產生連接故障。反之，在這種結構中，由絕緣樹脂形成的結構件的熱變形被熱膨脹系數小于絕緣樹脂的電路板所抑制，所以變形很小，因此，固態(tài)圖像拾取元件的連接可靠性被提高。


圖1是本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置的剖視圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置的主體部分的放大剖視圖；圖3A-3D示出了制作本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置的方法步驟；圖4是本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像裝置主體部分的剖視圖；圖5示出了制作本發(fā)明第二和第四實施例的固態(tài)成像裝置的方法步驟；圖6是本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像裝置的剖視圖；圖7是本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像裝置的剖視圖；圖8A-8D示出了制作本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像裝置的方法步驟；圖9是本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像裝置的剖視圖；圖10是本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像裝置主體部分的平面圖；圖11是傳統(tǒng)固態(tài)成像裝置的透視圖；圖12是傳統(tǒng)固態(tài)成像裝置的剖視圖；圖13是傳統(tǒng)固態(tài)成像裝置主體部分的剖視圖；圖14A-14C示出了在傳統(tǒng)技術實例中、安裝固態(tài)成像裝置主體部分的步驟。
具體實施例方式
下面，將結合附圖具體地說明本發(fā)明。
(實施例1)圖1和2是本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置主體部分的視圖。
在該固態(tài)成像裝置中，在其上安裝有固態(tài)圖像拾取元件的結構件1的模制過程中，多層接線板2與形成在多層接線板2的第一表面上的信號處理電路芯片DSP 22一起被密封到由絕緣聚鄰對苯三甲酰胺樹脂構成的結構件1中。另外，多層接線板被用作形成基礎件的陶瓷基底的服務電路板，陶瓷基底的熱膨脹系數明顯地小于構成該結構件的樹脂的熱膨脹系數。結構件1具有通孔部分1C。構成濾光器3的板形件安裝到結構件1而面對通孔部分1C并位于多層接線板2的第一表面的上方，結構件1包括其中的處理電路芯片DSP 22。固態(tài)圖像拾取元件4以面朝下方式安裝到多層接線板2的第二表面。在該實施例中，濾光器3由石英折射板構成，濾光器的周邊部分用粘接劑固定到結構件1。
多層接線板2可從通孔開口部分1C和/或結構件除去濾光器的位置露出。在這種情況下，濾光器被固定在多層接線板2上。
固態(tài)成像裝置包括結構件1和固態(tài)圖像拾取元件4。結構件1由絕緣聚鄰對苯三甲酰胺樹脂構成、并包括具有矩形臺形狀的腿部1A；形成在腿部1A上的主體部1B；和形成在腿部1A與主體部1B之間交界處的通孔部分1C。結構件1還包括在安裝濾光器3的附近部分的具有多層接線板2的接線部分，該接線部分在腿部1A的表面部分具有端子圖案5。在多層接線板2中，內邊緣部分地沿通孔部分1C的方向伸出、并至少形成一個孔。固態(tài)圖像拾取元件4被連接到安裝在通孔部分1C的接線部分、并經孔27被電連接到端子圖案5。
多層接線板2通過在陶瓷基底20的第一表面(正面)和第二表面(背面)上分別形成銅接線圖案21的多層膜和聚酰亞胺樹脂膜24而構成。在各層中的銅接線圖案21通過形成在聚酰亞胺樹脂膜24中的孔23而相互連接。另外，諸如薄膜電容25和薄膜電阻26的元件形成在多層接線板中。
下面，將說明第一實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法。
如圖3A所示，首先，在陶瓷基底20的第一(正面)和第二(背面)表面上形成銅薄膜，利用光刻技術在銅薄膜上形成接線圖案21、而后施加聚酰亞胺樹脂膜24，并形成過孔23。接著，在形成銅薄膜之后，利用光刻技術進行形成圖案的處理、以便反復地形成接線圖案21，從而形成具有所需圖案的多層接線板2。在圖案形成步驟中，電阻薄膜疊置并被夾在接線圖案之間而形成薄膜電容，電阻薄膜設置在接線圖案之間而形成薄膜電阻，并根據需要連接芯片部件。
而后，如圖3B所示，將信號處理電路芯片DSP 22直接連接到形成在基底正面上的接線圖案21上的凸起21S。
將這個形成的多層接線板2放置在壓注模中。如圖3C所示，將聚鄰對苯二甲酰胺樹脂注入壓注模的空腔，然后冷卻并硬化，從而形成由聚鄰對苯二甲酰胺樹脂構成的結構件1，該結構件包括具有矩形臺形狀的腿部1A；形成在腿部1A上的主體部1B；和形成在腿部1A與主體部1B之間交界處的通孔部分1C。
另一方面，將具有所需折射率的多層結構的介電薄膜蒸鍍到石英板表面而形成由介電干涉濾光器構成的濾光器3。
而后，如圖3C所示，濾光器3被連接到從結構件1露出的多層接線板2的第一表面、以便面對通孔部分1C。
之后，借助例如濺射技術的電鍍工藝或薄膜工藝、將包括形成在腿部1A背面上的端子圖案5的接線部分形成在結構件1的預定區(qū)中。
而后，如圖3D所示，將固態(tài)圖像拾取元件(芯片)4安裝到結構件1的通孔部分的一個表面上。凸起6預先形成在固態(tài)圖像拾取元件4的接觸端子上，該端子通過熱壓連接方式被連接到形成在結構件1的腿部1A上的端子圖案的端部。之后，進行樹脂密封處理、以便用樹脂密封件7覆蓋固態(tài)圖像拾取元件4的表面。
最后，用防護罩9覆蓋透鏡8、并用粘接樹脂10將透鏡8連接到結構件1而形成圖1和2所示的固態(tài)成像裝置。
在形成的這個固態(tài)成像裝置中，其上安裝有諸如DSP的芯片部件、且其上安裝有薄膜電阻和薄膜電容的多層接線板被密封到由絕緣樹脂構成的結構件中。因此，該器件的體積很小、易于制作、且可靠性高。
由絕緣樹脂構成的結構件1被密封在結構件內的多層接線板支承。所以，在安裝固態(tài)圖像拾取元件的過程中，熱膨脹系數小于該結構件的多層接線板被用作固定件以抑制結構件的熱變形，于是可提高固態(tài)圖像拾取元件的連接可靠性。
另外，不需要進行外圍電路部件例如信號處理電路的安裝。該器件被構成所謂的混合IC，這種部分利用形成在濾光器與固態(tài)圖像拾取元件之間的光學空間而設置。因此，該器件的尺寸被明顯地減小。
不需要安裝這種器件的步驟。所以，安裝步驟大大減少，可操作性得到改善。
該結構件通過注模制成。聚鄰對苯二甲酰胺樹脂具有直鏈分子結構，因此顯示出各向異性的特性，即熱膨脹系數在分子結合方向上小、而在垂直于分子結合方向的方向上大。所以，在第一實施例中，環(huán)形多層接線板被密封以便包圍該通孔部分。另一方面，可在平行于熱塑性樹脂的注模方向上密封兩個多層接線板，而使該接線板橫跨通孔部分彼此相對。再一個方面是可以在垂直于分子結合方向上抑制伸展。
在第一實施例中，優(yōu)選地，通過例如在埋置濾光器位置的周圍形成與通孔部分連通的孔、以便釋放安裝固態(tài)圖像拾取元件時所產生的氣體。
在多層接線板的形成中，可借助激光成孔在基底或絕緣薄膜上形成該通孔，而后進行濺射處理、電鍍處理等工序。
可在最后步驟中對結構件的整個表面進行電鍍，表面鍍層可連接到多層接線板的接地端子而形成電磁屏蔽。
(實施例2)圖4是本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像裝置主體部分的視圖。
在第一實施例中，濾光器3安裝到多層接線板。相反地，在第二實施例中，構成多層接線板的陶瓷基底由透光陶瓷制成，所需的薄膜形成在表面上，作為被用作濾光器的多折射材料20S。被密封到結構件中的多層接線板以下述方式構成。多折射材料20S被用作絕緣基底，并形成多層接線結構件2M、以便在除了與通孔部分1C對的應區(qū)之外的周圍區(qū)中具有環(huán)形。多層接線結構件2M被放置在壓注模內，而后進行注模以便用由聚鄰對苯二甲酰胺樹脂構成的結構件密封多層接線結構件2M的中心區(qū)。
根據該實施例的制作方法，在安裝固態(tài)圖像拾取元件4的結構件1的模制中，集成有很多多層接線結構件2M的板形件被形成，很多結構件與該板形件一起整體地模制，而后，模制的產品可被切割成單個的固態(tài)成像裝置。
在該實施例中，為了釋放在安裝固態(tài)圖像拾取元件時所產生的內部氣體，優(yōu)選地在被用作濾光器的中心區(qū)內形成與通孔部分1C連通的通孔。并且以與第一實施例相同的方式形成該裝置的其它部分。
在該制作方法中，以與第一實施例相似的方式形成該實施例的器件。但是，在該實施例中，不僅濾光器、而且結構件也被整體地模制，模制的產品最終沿圖5所示的切割線d1、d2、d3、...、c1、c2、c3、...被切割，于是得到圖4所示的固態(tài)成像裝置。
(實施例3)圖6和7是本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像裝置主體部分的視圖。圖7是沿圖6中的線A-A所作的剖視圖。
在該固態(tài)成像裝置中，在安裝有固態(tài)圖像拾取元件104的結構件101的模制過程中，陶瓷基底102g和形成在被用作柔性基底的薄膜載體120F上的多層結構的電路部分102與形成在陶瓷基底102g第一表面上的信號處理電路芯片(DSP)122一起、經陶瓷基底102g上被打開的通孔(未示出)被密封到由絕緣的聚鄰對苯二甲酰胺樹脂構成的結構件101中。另外，陶瓷基底102g被用作固定件，陶瓷基底102g的熱膨脹系數明顯地小于構成結構件101的聚鄰對苯二甲酰胺樹脂。結構件101包括通孔部分101C。構成濾光器103的板形件被安裝到其內包括信號處理電路芯片(DSP)122的結構件101，電路部分102固定到陶瓷基底102g的第一表面，以便該板形件面對通孔部分101C。固態(tài)圖像拾取元件104以面朝下方式安裝到陶瓷基底的第二表面。在該實施例中，濾光器103由石英折射板構成，濾光器103的周邊部分用粘接劑固定到結構件101。
電路部分102可從通孔開口部分1C的表面和/或從除去濾光器的結構件的區(qū)域表面露出。在這種情況下，濾光器被固定在電路部分102。固態(tài)成像裝置包括結構件101和固態(tài)圖像拾取元件104。結構件由聚鄰對苯二甲酰胺樹脂構成并包括具有矩形臺形狀的腿部101A；形成在腿部101A上的主體部101B；和形成在腿部101A與主體部101B之間交界處的通孔部分101C。該結構件還包括具有在安裝濾光器103的部分附近的電路部分102的接線部分，該接線部分包括位于腿部101A表面的端子圖案105。電路部分102形成在柔性基底上、且其內邊緣沿通孔部分101C的方向局部地伸展、并至少具有一個孔。固態(tài)圖像拾取元件104被連接到安裝在通孔部分101C的接線部分、并經孔被電連接到端子圖案105。
通過將具有中心區(qū)開口的聚酰亞胺薄膜的薄膜載體120F的第一表面(正面)粘接到陶瓷基底102g、并在第二表面(背面)上形成銅接線圖案121的多層薄膜和聚酰亞胺樹脂薄膜124而構成電路部分102。在各層內的銅接線圖案經形成在聚酰亞胺樹脂薄膜124上的通孔123而相互連接。諸如薄膜電容125和薄膜電阻126的其它元件也形成在電路部分102。
下面，說明固態(tài)成像裝置的制作方法。
如圖8A所示，將銅薄膜形成在聚酰亞胺薄膜的薄膜載體120F的第二(背)表面，用光刻技術在銅薄膜上形成圖案從而形成接線圖案121，而后施加聚酰亞胺樹脂薄膜124、并形成通孔123。反復進行形成銅薄膜、用光刻技術進行形成圖案的處理以形成接線圖案121的步驟，以便形成具有所需圖案的多層接線結構的電路部分102。在圖案形成步驟中，電阻薄膜被疊置和夾持在接線圖案之間以形成薄膜電容器，電阻薄膜被設置在接線圖案之間以形成薄膜電阻、并根據需要連接芯片部件。
而后，如圖8B所示，所形成的通孔被形成在基底表面的接線圖案121中，具有接線圖案和位于表面上的凸起121S的陶瓷基底102g被粘接，信號處理電路芯片(DSP)122直接連接到陶瓷基底上的凸起121S。信號處理電路芯片(DSP)122通過形成在薄膜載體中的通孔、從陶瓷基底102g的表面?zhèn)缺贿B接到該電路部分。
這樣形成的電路部分102與用作固定件的陶瓷基底102g一起被放置在壓注模內。如圖8C所示，將聚鄰對苯二甲酰胺樹脂注入壓注模的空腔，然后冷卻并硬化，從而形成由聚鄰對苯二甲酰胺樹脂構成的結構件101，該結構件包括具有矩形臺形狀的腿部101A；形成在腿部101A上的主體部101B；和形成在腿部101A與主體部101B之間的交界處的通孔部分101C。
另一方面，將具有所需折射率的多層結構的介電薄膜蒸鍍到石英板表面而形成由介電干涉濾光器構成的濾光器103。
而后，濾光器103被連接到從結構件101露出的電路部分102的第一表面、以便面對通孔部分101C。
之后，借助例如濺射技術的電鍍工藝或薄膜工藝、將包括形成在腿部101A背面上的端子圖案105的接線部分形成在結構件的預定區(qū)中。
而后，如圖8D所示，將固態(tài)圖像拾取元件(芯片)4安裝到結構部件101的通孔部分101C的一個表面。凸起106預先形成在固態(tài)圖像拾取元件104的接觸端子上，該端子通過熱壓被連接到形成在結構件101A上的端子圖案的端部。之后，進行樹脂密封處理、以便用樹脂密封件7覆蓋固態(tài)圖像拾取元件104的表面。
最后，用防護罩109覆蓋透鏡108、并用粘接樹脂110將透鏡108連接到結構件101而形成圖6和7所示的固態(tài)成像裝置。
在形成的這個固態(tài)成像裝置中，其上安裝有諸如DSP的芯片部件也安裝有薄膜電阻和薄膜電容的多層接線板被密封到由絕緣樹脂構成的結構件中。因此，該器件的體積很小、易于制作、且可靠性高。
由絕緣樹脂構成的結構件被密封在結構件內的陶瓷基底2g支承。所以，在安裝固態(tài)圖像拾取元件的過程中，熱膨脹系數小于該結構件的陶瓷基底被用作固定件以抑制結構件的熱變形，于是可提高固態(tài)圖像拾取元件的連接可靠性。
由于例如信號處理電路的外圍電路形成在與陶瓷基底連接的薄膜載體上，所以該器件被構成所謂的混合IC，這種部件利用形成在濾光器與固態(tài)圖像拾取元件之間的光學空間而設置。因此，該器件的尺寸被明顯地減小。
不需要安裝這種器件的步驟。所以，安裝步驟大大減少，可操作性得到改善。
該結構件通過注模制成。聚鄰對苯二甲酰胺樹脂具有直鏈分子結構，因此顯示出各向異性的特性，即熱膨脹系數在分子結合方向上小、而在垂直于分子結合方向的方向上大。所以，在第三實施例中，環(huán)形多層接線板被密封以便包圍該通孔部分。另一方面，兩個陶瓷基底可沿平行于熱塑性樹脂的注模方向形成、并連接到薄膜載體，并且使陶瓷基底與薄載體橫跨通孔部分而彼此相對。再一個方面是可以在垂直于分子結合方向上抑制伸展。
在第三實施例中，優(yōu)選地，通過例如在埋置濾光器位置的周圍形成與通孔部分連通的孔、以便釋放安裝固態(tài)圖像拾取元件時所產生的氣體。
在陶瓷基底和電路部分的形成中，可借助激光成孔在基底或絕緣薄膜上形成該通孔，而后進行濺射處理、電鍍處理等工序。
可在最后步驟中對結構件的整個表面進行電鍍，表面鍍層可連接到多層接線板的接地端子而形成電磁屏蔽。
(實施例4)圖9和10是本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像裝置主體的視圖。
在第三實施例中，用于外部連接的端子由形成在結構件101的腿部101A上的端子圖案實現。而在第四實施例中，薄膜載體120F與接線圖案一起被延伸到結構件的外部、從而被連接到外部部件。
在這個結構中，該裝置實際上可連接到折疊式便攜電話等設備，于是可在很大程度上實現小型化。
在制作時，只需要簡單地延長該薄膜載體。本實施例的裝置可用與圖8A-8D所示第三實施例相似的方式制作。
在上述實施例中，濾光器103被安裝到結構件101。另外，如本發(fā)明第二實施例所述，構成固定件的陶瓷基底102g可由透光陶瓷制成，所需的薄膜被形成在用作濾光器的多折射材料20S的表面。
在本實施例中，為了釋放安裝固態(tài)圖像拾取元件時所產生的氣體，與通孔部分1C連通的通孔優(yōu)選地形成在被用作濾光器的中心區(qū)。其它部分以與第三實施例相同的方式形成。
在該制作中，不僅濾光器、而且結構件也被整體地模制，模制的產品最終沿圖5所示的切割線d1、d2、d3、...、c1、c2、c3、...被切割，于是得到圖6所示的固態(tài)成像裝置。
雖然，在第一和第四實施例中濾光器被用作透光件，但透光件并不限于濾光器。透光密封件、透鏡等也完全可以被用作透光件。
對于構成結構件的樹脂，諸如環(huán)氧樹脂的熱固性樹脂可用于取代諸如聚鄰對苯二甲酰胺樹脂或PPS樹脂的熱塑性樹脂。
本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的應用不只限于光通訊領域中所用的圖像拾取器，該固態(tài)成像裝置還可被設置在諸如CD或DVD的閱讀裝置、醫(yī)用設備、和門電話等各種光學裝置中。
如上所述，根據本發(fā)明，利用安裝固態(tài)圖像拾取元件的部分與安裝透光件的部分之間的光學空間的厚度、將熱變形小的固定件與形成在柔性基底上的電路部分一起密封到周圍部分。于是，可明顯地減少外部部件的數量。所以，本發(fā)明可提供小尺寸的固態(tài)成像裝置。
由于電路部分與該結構件一起模制，所以在安裝固態(tài)圖像拾取元件時該結構件所產生的熱變形可大大地減小。因此，本發(fā)明提供了使連接故障明顯減少的制作固態(tài)成像裝置的方法。
權利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括結構件，由絕緣樹脂構成并具有通孔部分；固態(tài)圖像拾取元件，它安裝到所述的結構件；透光件，安裝到所述結構件，覆蓋該通孔部分，并與所述固態(tài)圖像拾取元件分開預定距離；固定件，被整體地密封在所述結構件內，位于安裝所述圖像拾取元件的部分與安裝所述透光件的部分之間。
2.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，所述固定件是連接到所述固態(tài)圖像拾取元件的電路板。
3.一種如權利要求2的固態(tài)成像裝置，其中，該電路板是具有導體圖案的多層接線板，該電路板的一部分從安裝所述固態(tài)圖像拾取元件的部分露出，所述固態(tài)圖像拾取元件面朝下設置，并直接連接到該電路板的所述導體圖案。
4.一種如權利要求2的固態(tài)成像裝置，其中，該電路板包括用于處理所述固態(tài)圖像拾取元件的輸出信號的信號處理電路。
5.一種如權利要求4的固態(tài)成像裝置，其中，該信號處理電路是被連接到該電路板的第一表面的芯片部件，該第一表面位于安裝所述透光件的側面。
6.一種如權利要求2的固態(tài)成像裝置，其中，該電路板由環(huán)形件構成，該環(huán)形件包括設置在與安裝所述透光件的所述通孔部分對應的區(qū)域內的通孔，所述透光件被固定到電路板上安裝所述透光件的部分。
7.一種如權利要求2的固態(tài)成像裝置，其中，該電路板包括多層接線板，導體圖案在安裝所述固態(tài)圖像拾取元件的表面一側上露出，所述固態(tài)圖像拾取元件被直接連接到所述導體圖案。
8.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，所述結構件具有腿部；圓柱體部，它設置在所述腿部，所述通孔部分位于所述圓柱體部與所述腿部之間。
9.一種如權利要求8的固態(tài)成像裝置，其中，所述固定件是被連接到所述固態(tài)圖像拾取元件、并由多層接線板構成的電路板，該多層接線板被電連接到形成在該腿部表面部分上的導體圖案。
10.一種如權利要求8的固態(tài)成像裝置，其中，固定件是被連接到所述固態(tài)圖像拾取元件、并由多層接線板構成的電路板，所述多層接線板由熱膨脹系數小于該絕緣樹脂的材料構成。
11.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，所述透光件通過在石英表面上形成多層結構的介電薄膜而構成。
12.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，所述透光件由熱固性樹脂構成。
13.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，所述透光件是濾光器。
14.一種如權利要求13的固態(tài)成像裝置，其中，所述固定件是由多層接線部分構成的電路板；該多層接線部分在透光基底表面上形成環(huán)形；位于所述透光基底中心區(qū)、且從所述多層接線部分露出的區(qū)域構成濾光器。
15.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，還包括柔性基底，它被粘接到該固定件；電路部分，它形成在所述柔性基底的表面、并包括安裝在其上的所需功能元件，其中，所述柔性基底和所述電路部分被整體地密封到所述結構件中、并被設置在所述結構件安裝所述固態(tài)圖像拾取元件的部分與所述結構件安裝所述透光件的部分之間，其中，所述固定件的熱變形系數小于該絕緣樹脂。
16.一種如權利要求15的固態(tài)成像裝置，其中，所述電路部分是具有導體圖案的多層接線結構，該電路部分的一部分從所述結構件安裝所述固態(tài)圖像拾取元件的部分露出，所述固態(tài)圖像拾取元件面朝下設置、并直接連接到該電路部分的所述導體圖案。
17.一種如權利要求15的固態(tài)成像裝置，還包括用于處理所述固態(tài)圖像拾取元件的輸出信號的信號處理電路。
18.一種如權利要求17的固態(tài)成像裝置，其中，所述固定件是環(huán)形陶瓷基底，在與所述通孔部分對應的區(qū)中具有開口；所述信號處理電路是被連接到所述電路部分的芯片部件。
19.一種如權利要求18的固態(tài)成像裝置，其中，所述信號處理電路被連接到所述電路部分的第一表面、并經形成在所述固定件上的通孔被連接到所述電路部分，該第一表面位于安裝所述透光件的側面。
20.一種如權利要求15的固態(tài)成像裝置，其中，所述電路部分由多層接線結構件構成；導體圖案在安裝所述固態(tài)圖像拾取元件的表面的一側露出；所述固態(tài)圖像拾取元件被直接地連接到所述導體圖案。
21.一種如權利要求20的固態(tài)成像裝置，其中，所述結構件具有腿部，其上形成接線部分；圓柱體部，它設置在所述腿部，所述通孔部分形成在所述圓柱體部與所述腿部之間。
22.一種如權利要求20的固態(tài)成像裝置，其中，該多層接線結構件被電連接到形成在該腿部表面部分上的導體圖案。
23.一種如權利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，所述柔性基底具有伸長部分，該伸長部分具有向所述結構件的外部伸展的導體端子圖案，該導體端子圖案構成電源和用于信號處理電路的輸出端子。
24.一種制作固態(tài)成像裝置的方法，其步驟包括制備在中心區(qū)具有通孔的絕緣板；形成接線層以便構成電路板；將信號處理電路芯片連接到該電路板的第一表面；通過利用絕緣樹脂將包括該信號處理電路的電路部分進行密封而形成結構件，從而使通孔部分被設置在與該通孔對應的區(qū)域中；將固態(tài)圖像拾取元件安裝到所述電路板的第二表面，覆蓋該結構件的通孔部分；將透光件安裝到所述電路板的所述第一表面。
25.一種如權利要求24的制作固態(tài)成像裝置的方法，其中，所述形成該結構件的步驟包括用熱塑性絕緣樹脂注射模制該結構件。
26.一種制作固態(tài)成像裝置的方法，其步驟包括制備在中心區(qū)具有通孔的絕緣板；形成接線層以便構成電路部分；將該柔性基底粘接到固定件；設置被連接到該電路部分的信號處理電路；通過用絕緣樹脂將該電路部分和該信號處理電路的進行密封而形成結構件，從而使一個通孔部分被設置在與該通孔對應的區(qū)域中；將固態(tài)圖像拾取元件電連接到該電路部分，覆蓋該結構件的通孔部分；將透光件安裝到所述電路部分的第一表面。
27.一種如權利要求26的制作固態(tài)成像裝置的方法，其中，所述形成該結構件的步驟包括用熱塑性絕緣樹脂模制該結構件。
全文摘要
本發(fā)明提出一種結構件,其中,電路板被連接到固態(tài)圖像拾取元件、且位于該結構件安裝固態(tài)圖像拾取元件的部分與該結構件安裝透光件的另一部分之間,電路板被整體密封到該結構件內。該固態(tài)圖像拾取元件被安裝到通孔部分(1C),一個透光件安裝成覆蓋該通孔部分(1C)并以預定距離與固態(tài)圖像拾取元件分開的方式。在模制該結構件的過程中,電路板被整體地模制,因此可以節(jié)省人力、簡化安裝結構,從而使裝置小型化。
文檔編號H04N5/225GK1423477SQ02151570
公開日2003年6月11日 申請日期2002年11月30日 優(yōu)先權日2001年11月30日
發(fā)明者原園文一 申請人:松下電器產業(yè)株式會社