傳感器單元以及固體攝像裝置製造方法

2023-08-12 20:28:41 2

傳感器單元以及固體攝像裝置製造方法
【專利摘要】傳感器單元(2A)具備金屬制的基座構件(20A)、固體攝像元件(30)、放大器晶片(40)。基座構件(20A)具有第一載置面(21a)以及第二載置面(21b)。固體攝像元件(30)具有受光面(32)並以背面(33)與第一載置面(21a)互相相對的方式被配置於第一載置面(21a)上。放大器晶片(40)被安裝於在第二載置面(21b)上進行配置的基板(50)上。基座構件(20A)進一步具有與固體攝像元件(30)的側面相對的側壁部(25)。晶片(40)與固體攝像元件(30)通過接合線(92)而互相電連接。晶片(40)通過基板(50)的熱通孔(53)而與基座構件(20A)熱耦合。
【專利說明】傳感器單元以及固體攝像裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及傳感器單元以及固體攝像裝置。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中記載有X射線檢測裝置。該X射線檢測裝置具備將非晶矽作為構成材料的傳感器基板、安裝有移位寄存器以及檢測用集成電路的柔性電路基板。在傳感器基板上設置有用於將X射線轉換成可見光的螢光體(CsI)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利申請公開2005-326403號公報
【發明內容】

[0006]發明所要解決的技術問題
[0007]在具有像素遍及多行以及多列被配置成二維狀的受光面的固體攝像元件中，為了放大從各列的像素被轉送的信號(電荷)並依次進行輸出，設置有積分電路或電壓保持電路。這些電路除了在一塊基板上與受光面並排進行形成的情況之外還有被形成於與該基板不同的半導體晶片的情況。
[0008]例如，在醫療用X射線攝像系統的用途等中，不斷開發通過在大面積的玻璃基板上具備多晶矽被堆積而成的薄膜電晶體或非晶矽被堆積而成的光電二極體從而與由單晶矽晶片製作的現有的固體攝像元件相比較具有格外寬的受光面積(例如，一邊為30cm?40cm左右)的固體攝像元件。例如，在具備這樣的結構的固體攝像元件中，從動作速度的觀點出發，相比於由多晶矽將積分電路或電壓保持電路形成於玻璃基板上，更加優選將這些電路形成於CMOS型的半導體晶片並且由接合線(bonding wire)等連接該半導體晶片和固體攝像元件的方式。
[0009]圖17是表示具備這樣的方式的傳感器單元的例子的截面圖，該傳感器單元100具備具有多個像素的固體攝像元件101、內置積分電路或電壓保持電路的半導體晶片102。固體攝像元件101和半導體晶片102被安裝(晶片焊接(die bonding))於一塊配線基板(玻璃環氧基板)107的表面上，並由接合線106被互相電連接。閃爍器103被配置於固體攝像元件101的受光面上，X射線等的放射線被轉換成可見光併入射到固體攝像元件101的受光面。還有，傳感器單元100也可以進一步具備容納固體攝像元件101以及半導體晶片102的筐體(沒有圖示)。在筐體上設置有朝著固體攝像元件101使到達傳感器單元100的放射線透過的窗口構件。另外，在配線基板107的背面側配置有鐵製的基座(base)基板108以及控制基板109。
[0010]但是，在圖17所表示的結構中，會產生以下的問題。內置積分電路或電壓保持電路的半導體晶片102與固體攝像元件101相比較發熱量變大。於是，如傳感器單元100那樣，在固體攝像元件101和半導體晶片102被安裝於共同的配線基板107上的構造中，在半導體晶片102中所產生的熱通過配線基板107而容易到達固體攝像元件101的附近。其結果，構成各個像素的光電二極體的暗電流會增大，另外，會有使閃爍器103的功能降低的擔憂。特別是在矽被堆積於大面積的玻璃基板上而成的固體攝像元件中，因為像素數格外多並且半導體晶片的個數也變多，所以半導體晶片的發熱量變大，上述的問題會變得顯著。
[0011]本發明是有鑑於這樣的問題而悉心研究的結果，其目的在於，提供一種能夠減少來自半導體晶片的發熱的對固體攝像元件的影響的傳感器單元以及固體攝像裝置。
[0012]解決問題的技術手段
[0013]為了解決上述的技術問題，本發明所涉及的傳感器單元，其特徵在於，具備:基座(base)構件，是具有主面以及背面的金屬制的構件並且第一載置區域和將背面作為基準的高度低於第一載置區域的第二載置區域被形成於主面；固體攝像元件，具有受光面和位於該受光面的相反側的背面並以該背面與第一載置區域互相相對的方式被配置於第一載置區域上；信號讀出用半導體晶片，被安裝於在基座構件的第二載置區域上配置的配線基板上並放大輸出從固體攝像元件被輸出的信號；基座構件進一步具有與固體攝像元件的側面相對的側壁部，信號讀出用半導體晶片和固體攝像元件通過接合線而被互相電連接，配線基板具有熱通孔(thermal via)，信號讀出用半導體晶片通過熱通孔而與基座構件熱耦合。
[0014]在該傳感器單元中，將固體攝像元件配置於金屬制的基座構件的某個面(第一載置區域)上，信號讀出用半導體晶片在金屬制的基座構件的其他的面(第二載置區域)上被安裝於配線基板上。這樣，因為通過分別將固體攝像元件以及信號讀出用半導體晶片配置於熱傳導性高的金屬制的基座構件上的各個載置區域，從而在信號讀出用半導體晶片中產生的熱會被有效地擴散並且難以到達固體攝像元件，所以能夠有效地減少由於來自半導體晶片的發熱引起的對固體攝像元件的影響。再有，在該傳感器單元中，配線基板具有熱通孔，信號讀出用半導體晶片通過熱通孔而與基座構件熱耦合。由這樣的結構，能夠更加有效地將信號讀出用半導體晶片的熱傳導到基座構件，並且能夠促進基座構件上的熱擴散。
[0015]另外，在上述傳感器單元中，基座構件具有與固體攝像元件的側面相對的側壁部。由此，因為基座構件上的固體攝像元件的定位變得容易，所以能夠容易地提高固體攝像元件與信號讀出用半導體晶片的引線接合(wirebonding)的精度。
[0016]另外，在上述傳感器單元中，將基座構件的背面作為基準的第二載置區域的高度低於第一載置區域的高度。由此，能夠減小被安裝於配線基板上的信號讀出用半導體晶片的上面高度與固體攝像元件的上面高度之差，從而能夠適當地進行引線接合。
[0017]另外，本發明所涉及的固體攝像裝置，其特徵在於，具備上述的傳感器單元、容納基座構件、固體攝像元件以及信號讀出用半導體晶片的筐體、在筐體內支撐基座構件的背面並且將基座構件和筐體互相熱耦合的支撐構件。根據該固體攝像裝置，因為能夠使在信號讀出用半導體晶片中產生的熱從基座構件有效地釋放到筐體，所以能夠進一步有效地減少對固體攝像元件的影響。
[0018]發明的效果
[0019]根據本發明所涉及的傳感器單元以及固體攝像裝置，能夠減少來自半導體晶片的發熱的對固體攝像元件的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1是一個實施方式所涉及的固體攝像裝置的平面圖。
[0021]圖2是表示沿著圖1所表示的固體攝像裝置的I1-1I線的截面的示意圖。
[0022]圖3是表示沿著圖1所表示的固體攝像裝置的II1-1II線的截面的示意圖。
[0023]圖4是表示基座構件的整體形狀的立體圖。
[0024]圖5是表示固體攝像元件以及放大器晶片的平面圖。
[0025]圖6是放大了固體攝像元件的一部分的平面圖。
[0026]圖7是表示沿著圖6的VI1-VII線的截面的側截面圖。
[0027]圖8是表示固體攝像元件以及放大器晶片的內部結構的示意圖。
[0028]圖9是表不基座構件的背面的不意圖。
[0029]圖10是表示第I變形例所涉及的傳感器單元的結構的截面圖，並且表示相當於圖2的截面。
[0030]圖11是表示第2變形例所涉及的傳感器單元的結構的截面圖，並且表示相當於圖2的截面。
[0031]圖12是表示第2變形例所涉及的傳感器單元的結構的截面圖，並且表示相當於圖3的截面。
[0032]圖13是表示第2變形例所涉及的傳感器單元所具備的基座構件的整體形狀的立體圖。
[0033]圖14是表示作為第3變形例的基座構件的各種各樣形狀的立體圖。
[0034]圖15是表示作為第3變形例的基座構件的各種各樣形狀的立體圖。
[0035]圖16是表示作為第3變形例的基座構件的各種各樣形狀的立體圖。
[0036]圖17是表示傳感器單元的結構例的截面圖。
【具體實施方式】
[0037]以下，參照附圖，對本發明所涉及的傳感器單元以及固體攝像裝置的實施方式進行詳細的說明。還有，在附圖的說明中將相同的符號標註於相同的要素並省略重複的說明。
[0038]圖1是本發明的一個實施方式所涉及的固體攝像裝置IA的平面圖。圖2是表示沿著圖1所表示的固體攝像裝置IA的I1-1I線的截面的示意圖。圖3是表示沿著圖1所表示的固體攝像裝置IA的II1-1II線的截面的示意圖。還有，為了容易理解，在圖1?圖3中表示有XYZ正交坐標系。
[0039]如圖1?圖3所示，本實施方式的固體攝像裝置IA具備筐體10、基座構件20A、固體攝像元件30、放大器晶片40、晶片搭載基板50、控制基板55、以及閃爍器56。筐體10是具有沿著XY平面延伸的頂板11和底板12、以及沿著Z軸延伸的側板13的大致長方體狀的中空容器，並容納基座構件20A、固體攝像元件30、放大器晶片40、晶片搭載基板50、控制基板55以及閃爍器56。筐體10由遮蔽固體攝像裝置IA的檢測對象即放射線(例如X射線)的材料、例如鐵等所構成。在筐體10的頂板11上嵌入有用於使到達固體攝像裝置IA的放射線透過到筐體10的內部的窗口構件14。窗口構件14由使從Z軸方向入射的放射線透過的碳纖維或鋁等所構成。
[0040]基座構件20A、固體攝像元件30、放大器晶片40、晶片搭載基板50、控制基板55以及閃爍器56構成本實施方式中的傳感器單元2A。基座構件20A是支撐固體攝像元件30、放大器晶片40、晶片搭載基板50、控制基板55以及閃爍器56的構件。圖4是表不基座構件20A的整體形狀的立體圖。基座構件20A例如由鐵、鋁、不鏽鋼、鎢合金、銅-鎢等的金屬所構成，並且是平面形狀為大致長方形的板狀構件，具有沿著XY平面的主面21和背面22、以及沿著Z軸的側面23。在主面21上在X軸方向上排列形成有作為第一載置區域的第一載置面21a以及作為第二載置區域的第二載置面21b。第一載置面21a以及第二載置面21b沿著與基座構件20A的厚度方向相交叉的規定平面(在本實施方式中為XY平面)進行延伸。在第一載置面21a與第二載置面21b之間形成有階差，將平坦的背面22作為基準的第二載置面21b的高度H2 ( S卩，第二載置面21b上的基座構件20A的厚度)低於(薄於)將背面22作為基準的第一載置面21a的高度Hl (第一載置面21a上的基座構件20A的厚度)。換言之，第二載置面21b相對於包含第一載置面21a的假想平面而位於背面22偵U。
[0041]基座構件20A進一步具有被形成於第一載置面21a與第二載置面21b之間的狹縫(孔)24。狹縫24從主面21到背面22貫通基座構件20A。在本實施方式中，多個狹縫24被形成於基座構件20A，該多個狹縫24在沿著第一載置面21a與第二載置面21b的邊界的方向上排列，並且將該方向作為長邊方向來分別進行形成。
[0042]基座構件20A進一步具有側壁部25。側壁部25從第一載置面21a向Z軸方向突出形成，並被配置於第一載置面21a的周圍。側壁部25與被搭載於第一載置面21a上的固體攝像兀件30 (後述)的側面相對。在圖4所表不的方式中，一對側壁部25在與第一載置面21a以及第二載置面21b的排列方向(X軸方向)相交叉的方向(即Y軸方向)上進行排列形成，第一載置面21a被配置於這些側壁部25之間。
[0043]如圖2以及圖3所示，基座構件20A在筐體10的底板12上其背面22被支撐構件93支撐。支撐構件93例如由鐵、鋁、不鏽鋼、鎢合金、銅-鎢等的材料所構成。另外，支撐構件93如圖3所示也可以由例如多個柱狀構件來進行構成。基座構件20A由該支撐構件93而與筐體10的底板12相熱耦合。還有，支撐構件93也可以與基座構件20A —體地進行形成。另外，支撐構件93優選至少被設置於第二載置面21b以及其周邊區域的背側。
[0044]固體攝像元件30是平面形狀為長方形的板狀的元件，具有基板31、沿著上述規定平面(XY平面)被形成於基板31上的受光面32、位於該受光面32的相反側的背面33。固體攝像元件30以背面33與第一載置面21a相互相對的方式被配置於第一載置面21a上。另外，在受光面32上配置有閃爍器56。閃爍器56接受從筐體10的窗口構件14進行入射的放射線，並將對應於該放射線的入射強度的強度的可見區域的閃爍光輸出到受光面32。
[0045]基板31優選由例如玻璃基板來進行構成，並且相對於入射到受光面32的入射光(在本實施方式中，來自閃爍器56的閃爍光)的波長為透明。然後，在本實施方式中，如圖3所示，基板31的一部分的側面31a與相對的側壁部25通過粘結劑91而被互相粘結，從而固體攝像元件30被固定於基座構件20A。還有，在基板31的背面33與第一載置面21a之間為了防止向受光面32的映入而完全不設置粘結劑等的其他物質。
[0046]放大器晶片40是本實施方式中的信號讀出用半導體晶片，例如由C-MOS型IC晶片所構成。放大器晶片40和固體攝像元件30通過接合線92而被互相電連接。放大器晶片40將從固體攝像元件30輸出的信號(電荷)轉換成電壓信號並且進行放大，並將該電壓信號輸出至固體攝像裝置IA的外部。
[0047]另外，放大器晶片40被安裝於在基座構件20A的第二載置面21b上進行配置的晶片搭載基板(配線基板)50上。具體來說，晶片搭載基板50為例如玻璃環氧基板，並且通過被配置於背面側的連接器51而被支撐於第二載置面21b上。於是，將放大器晶片40安裝於晶片搭載基板50的表面上,放大器晶片40和晶片搭載基板50通過接合線96而被互相電連接。連接器51從基座構件20A的主面21側到背面22側貫通基座構件20A，放大器晶片40通過連接器51而與控制基板55相電連接。控制基板55包含用於進行放大器晶片40或固體攝像元件30的動作的控制、以及向這些構件的電源的供給的電路。
[0048]另外，如圖2所示，晶片搭載基板50具有熱通孔(thermal via) 53。熱通孔53通過熱傳導率與晶片搭載基板50相比較極高的材料(例如金屬)被埋入到在晶片搭載基板50的厚度方向上形成的貫通孔中來進行構成。然後，將熱導電性樹脂54設置於熱通孔53與第二載置面21b之間，放大器晶片40通過熱通孔53以及熱導電性樹脂54而與基座構件20A熱耦合。
[0049]還有，在本實施方式中，將金屬制的框體15設置於基座構件20A的主面21上。框體15覆蓋被配置於主面21上的固體攝像元件30以及放大器晶片40從而對這些構件進行保護。在框體15中位於筐體10的窗口構件14與固體攝像元件30的受光面32之間的部分，嵌入有窗口構件16。窗口構件16由使從窗口構件14入射的放射線透過到受光面32的碳纖維或鋁等所構成。通過固體攝像元件30以及放大器晶片40被這樣的框體15覆蓋，從而能夠在固體攝像裝置IA的組裝的時候有效地保護固體攝像元件30以及放大器晶片40，另外，能夠將固體攝像元件30中除了受光面32之外的部分以及放大器晶片40與放射線或電磁波屏蔽。
[0050]在此，對固體攝像元件30以及放大器晶片40的詳細的結構進行說明。本實施方式的固體攝像裝置IA例如被用於醫療用X射線攝像系統，特別適合於由牙科治療中的全景(panorama)攝影、牙頭攝影、CT攝影等的攝像模式來對被檢測者的下巴部的X射線圖像進行攝像的系統。因此，本實施方式的固體攝像元件30具備多晶矽被堆積於大面積的玻璃基板上而成的薄膜電晶體或非晶矽被堆積於大面積的玻璃基板上而成的光電二極體，與由單晶矽晶片進行製作的現有的固體攝像元件相比較具有格外寬的受光面積(例如一邊為30cm?40cm左右)。圖5?圖7是表示本實施方式所涉及的固體攝像元件30以及放大器晶片40的結構的示意圖。圖5是表示固體攝像元件30以及放大器晶片40的平面圖，圖6是放大了固體攝像元件30的一部分的平面圖。再有，圖7是表示沿著圖6的VI1-VII線的截面的側截面圖。還有，在圖5?圖7中，為了容易理解，一併表示XYZ正交坐標系。
[0051]如圖5所示，固體攝像元件30具備玻璃基板31、在玻璃基板31的主面上進行製作的受光面32、垂直移位寄存器34。垂直移位寄存器34鄰接於受光面32來進行配置。
[0052]受光面32通過MXN個像素被二維排列成M行N列來進行構成。圖6所表示的像素Pm，n是位於第m行第η列的像素。在此，m為I以上M以下的各個整數，η為I以上N以下的各個整數。還有，在圖6中，列方向與X軸方向相一致,行方向與Y軸方向相一致。包含於受光面32的多個像素Pu?ΡΜ，Ν分別具備光電二極體ro以及讀出用開關SW115讀出用開關SW1的一端(一方的電流端子)被連接於光電二極體ro。另外，讀出用開關SW1的另一端(另一方的電流端子)被連接於所對應的讀出用配線(例如在像素pm，n的情況下，第η列讀出用配線Lan)。讀出用開關控制端子被連接於所對應的行選擇用配線(例如在像素Pm，n的情況下，第m行選擇用配線Lv，m)。[0053]如圖7所示，在玻璃基板31上的整個面，設置有矽膜35。然後，光電二極體H)、讀出用開關SW1以及第η列讀出用配線Lan被形成於該矽膜35的表面。光電二極體PD、讀出用開關SW1以及第η列讀出用配線Lan被絕緣層36覆蓋，並以在絕緣層36之上閃爍器56覆蓋玻璃基板31的整個面的方式進行設置。光電二極體H)例如包含非晶矽來進行構成。
[0054]本實施方式的光電二極體H)具有由η型多晶矽構成的η型半導體層61、由被設置於η型半導體層61上的i型非晶矽構成的i型半導體層62、由被設置於i型半導體層62上的P型非晶矽構成的P型半導體層63。另外，讀出用開關SW1是由多晶矽形成的薄膜電晶體(TFT =ThinFilmTransistor),並具有作為場效應電晶體(FET)的結構。即，讀出用開關SW1具有通道區域64、沿著通道區域64的一方的側面進行配置的源極區域65、沿著通道區域64的另一方的側面進行配置的漏極區域66、被形成於通道區域64上的柵極絕緣膜67以及柵極電極68。第η列讀出用配線Lan由金屬所構成。閃爍器56對應於所入射的放射線而產生閃爍光並將放射線圖像轉換成光圖像，將該光圖像輸出到受光面32。
[0055]構成讀出用開關SW1的多晶矽可以是低溫多晶矽。低溫多晶矽是在100~600°C的工藝溫度下進行形成的多晶矽。100~600°C的工藝溫度的範圍因為是能夠將無鹼玻璃作為基板來進行使用的溫度範圍，所以能夠在玻璃基板上製造出大面積的受光面32。無鹼玻璃是例如具有0.3~1.2mm的厚度的板狀玻璃，並且是作為所謂基板用玻璃來使用的玻璃。該無鹼玻璃基本上不含有鹼成分，具有低膨脹率以及高耐熱性，並且具有穩定的特性。另外，低溫多晶矽類器件的移動度為10~600cm2/Vs，並且能夠大於非晶矽的移動度(0.3~l.0cmVVs)。即，可以降低導通電阻。
[0056]還有，在本實施方式中，光電二極體H)的η型半導體層61、讀出用開關SW1的通道區域64、源極區域65以及漏極區域66也可以由非晶矽來進行構成。即使是在這樣的情況下，也能夠適當地取得由本實施方式的傳感器單元2Α所起到的作用效果(後述)。
[0057]圖7所表示的那樣的像素Ρπ，η例如由以下所述的那樣的工序進行製造。首先，將非晶矽制膜於玻璃基板31上。作為制膜方法，例如優選等離子CVD。接著，根據準分子雷射退火(excimer laser annealing)將雷射束依次照射於非晶娃膜並對非晶娃膜的整個面實施多晶矽化。於是，形成了矽膜35。接著，在將作為柵極絕緣膜67的SiO2膜形成於多晶矽層即矽膜35的一部分的區域之後，在其上形成柵極電極68。接著，將離子注入到應該成為源極區域65以及漏極區域66的區域。之後，實施矽膜35的圖形化，反覆實施曝光以及蝕亥IJ，形成其他的電極或接觸孔等。另外，在將離子注入到應該成為矽膜35上的像素Pm，n的區域並做成η型之後，在其上依次層疊i型以及P型的非晶矽層(即i型半導體層62以及P型半導體層63)從而形成PIN型光電二極體H)。之後，形成成為絕緣層36的鈍化膜。
[0058]如圖5所示，固體攝像裝置IA具備多個放大器晶片40，多個放大器晶片40構成一個信號連接部41。信號連接部41保持對應於從受光面32的各個像素Ρ1Λ~Pm，n輸出的電荷的量的電壓值，並每一行逐次地輸出其保持的電壓值。
[0059]圖8是表示固體攝像元件30以及放大器晶片40的內部結構的示意圖。如以上所述，受光面32通過MXN個像素Pm~PM，N被二維排列成M行N列而成。M根行選擇用配線Lv,!~LV，M各自分別由從第I列遍及第N列進行延伸的單一的配線來進行構成。第m行的N個像素Pnu~Pm,N通過第m行選擇用配線Lv,m被連接於垂直移位寄存器34。還有，如圖8所示，垂直移位寄存器34被連接於第m行選擇用配線Lv，m的一端。[0060]信號連接部41 (即多個放大器晶片40)具有被設置於每一列的N個積分電路S1~Sn以及N個保持電路H1~Hn。積分電路S1~Sn以及保持電路H1~Hn在每一列互相串聯連接。各個積分電路S1~Sn具有共同的結構。另外，各個保持電路H1-Hn具有共同的結構。M個像素P1;n~PM，n各自的輸出端通過第η列讀出用配線Lan而被連接於信號連接部41的積分電路Sn的輸入端。
[0061]積分電路S1~Sn分別具有被連接於列讀出用配線Lai~LaN的輸入端並存儲被輸入到該輸入端子的電荷，從輸出端將對應於該存儲電荷量的電壓值輸出到保持電路H1~Hn。積分電路S1~Sn通過共同的復位用配線Lk而被連接於控制部37。保持電路H1~Hn分別具有被連接於積分電路S1~Sn的輸出端的輸入端並保持被輸入到該輸入端的電壓值，從輸出端將其保持的電壓值輸出到電壓輸出用配線L。#保持電路H1~Hn通過共同的保持用配線Lh而被連接於控制部37。另外，保持電路氏~!1,各自分別通過第I列選擇用配線Ls,!~第N列選擇用配線Ls，n而被連接於水平移位寄存器38。
[0062]垂直移位寄存器34將第m行選擇控制信號Vsel (m)輸出至第m行選擇用配線Lv，m，並將該第m行選擇控制信號Vsel (m)提供給第m行的N個像素Pnu~Pm，N的各個。在垂直移位寄存器34中，M個行選擇控制信號Vsel(I)~Vsel(M)依次被作為有效值。另外，水平移位寄存器38將列選擇控制信號Hshift (I)~Hshift (N)輸出至列選擇用配線Ly~Ls；N,並將這些列選擇控制信號Hshift (I)~Hshift (N)給予保持電路H1~Hn。列選擇控制信號Hshift (I)~Hshift (N)也依次被作為有效值。 [0063]另外，控制部37將復位控制信號Reset輸出至復位用配線LK，並將該復位控制信號Reset分別給予N個積分電路S1~SN。控制部37將保持控制信號Hold輸出至保持用配線Lh，並將該保持控制信號Hold分別給予N個保持電路H1~Hn。
[0064]對由具備以上的結構的本實施方式的固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A獲得的效果進行說明。
[0065]在本實施方式的固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A中，固體攝像元件30被配置於金屬制的基座構件20A的某個面(第一載置面21a)上,放大器晶片40在金屬制的基座構件20A的其它的面(第二載置面21b)上被安裝於晶片搭載基板50上。這樣，因為通過固體攝像元件30以及放大器晶片40分別被配置於熱傳導性高的金屬制的基座構件20A上的各個載置面21a，21b上從而在放大器晶片40上所產生的熱被有效地擴散並且難以到達固體攝像元件30，所以能夠有效地減少由於來自放大器晶片40的發熱引起的對固體攝像元件30的影響。
[0066]再有，在該傳感器單元2A中，晶片搭載基板50具有熱通孔53，放大器晶片40通過熱通孔53而與基座構件20A相熱耦合。由這樣的結構，能夠更加有效地將放大器晶片40的熱傳遞到基座構件20A，並且能夠促進基座構件20A上的熱擴散。
[0067]另外，在固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A中，基座構件20A具有與固體攝像元件30的側面相對的側壁部25。由此，因為基座構件20A上的固體攝像元件30的定位變得容易，所以能夠容易地提高固體攝像元件30與放大器晶片40的引線接合的精度。
[0068]另外，在固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A中，將背面22作為基準的第二載置面21b的高度H2低於第一載置面21a的高度Hl。由此，能夠減小被安裝於晶片搭載基板
50上的放大器晶片40的上面高度與固體攝像元件30的上面高度之差，並且能夠適當地進行引線接合。
[0069]另外，如本實施方式那樣，固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A優選基座構件20A具有被形成於第一載置面21a與第二載置面21b之間並從主面21到背面22貫通基座構件20A的狹縫24。因為通過這樣的狹縫24被形成於基座構件20A從而能夠切斷第一載置面21a與第二載置面21b之間的熱傳導，所以能夠更加有效地減少由於來自放大器晶片40的發熱引起的對固體攝像元件30的影響。
[0070]另外，如本實施方式那樣，固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A也可以具備被配置於固體攝像元件30上並且將對應於放射線的入射強度的強度的光輸出到受光面32的閃爍器56。在固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A中，以固體攝像元件30的背面33與第一載置面21a互相相對的方式將固體攝像元件30配置於第一載置面21a上。因此，入射到閃爍器56的放射線的一部分會有透過固體攝像元件30而到達第一載置面21a的情況。即使是在這樣的情況下，也因為在傳感器單元2A中基座構件20A是金屬制，所以能夠防止放射線透過基座構件20A。由此，例如即使是在控制基板55等被配置於基座構件20A的背面側的情況下，也能夠充分地保護該控制基板55等不受放射線的影響。
[0071 ] 另外，如本實施方式那樣，固體攝像裝置IA以及傳感器單元2A在固體攝像元件30具有相對於向受光面32的入射光的波長透明的基板31的情況下，優選通過固體攝像元件30的側面與側壁部25互相粘結從而固體攝像元件30被固定於基座構件20A。由此，因為能夠省略在固體攝像元件30的背面33與基座構件20A的第一載置面21a之間的粘結劑的配置，所以能夠避免粘結劑向受光面映入並且能夠將從基座構件20A傳遞到固體攝像元件30的背面33的熱抑制為較小。 [0072]另外，如本實施方式那樣，熱導電性樹脂54優選介於晶片搭載基板50的熱通孔53與基座構件20A的第二載置面21b之間。由此，能夠更加有效地將在放大器晶片40上所產生的熱傳遞到基座構件20A。
[0073]另外，如本實施方式那樣，固體攝像裝置IA優選具備在筐體10內支撐基座構件20A的背面22並且使基座構件20A與筐體10互相熱耦合的支撐構件93。由此，因為能夠有效地使在放大器晶片40上所產生的熱從基座構件20A釋放到筐體10，所以能夠更加有效地減小對固體攝像元件30的影響。還有，支撐構件93優選至少被設置於第二載置面21b的背側，另外，支撐構件93在相當於第二載置面21b的背側的背面22內的區域所佔有的面積比例優選大於支撐構件93在相當於第一載置面21a的背側的背面22內的區域所佔有的面積比例。由此，能夠更加有效地使在放大器晶片40上所產生的熱從基座構件20A釋放到筐體10。
[0074]在此，圖9是表示基座構件20A的背面22和被安裝於背面22的支撐構件93的示意圖。在本實施方式中，設置有多個柱狀的支撐構件93。再有，多個支撐構件93的一部分被配置於相當於第一載置面21a的背側的背面22內的區域(圖中的區域Al)的內側，剩下的部分被配置於相當於第二載置面21b的背側的背面22內的區域(圖中的區域A2)的內偵^還有，第一載置面21a的背側的周邊也包含於區域Al，例如也包含於相當於側壁部25的背側的區域。同樣，第二載置面21b的背側的周邊也包含於區域A2。
[0075]在圖9所表示的例子中，區域A2中的支撐構件93的根數與區域Al中的支撐構件93的根數互相相等，另外，這些支撐構件93的截面積完全相等。再有，區域A2的面積小於區域Al的面積。因此，支撐構件93的安裝區域在區域A2中所佔有的面積比例大於支撐構件93的安裝區域在區域Al中所佔有的面積比例。
[0076]還有，在圖9所表示的例子中多個支撐構件93被排列配置於背面22的周緣部，但是，多個支撐構件93的配置並不限定於此。另外，例如通過使區域A2中的支撐構件93的截面積大於區域Al中的支撐構件93的截面積，或者通過使區域A2中的支撐構件93的根數多於區域Al中的支撐構件93的根數，從而可以實現上述那樣的背面22上的支撐構件93的面積比例的關係。
[0077](第I變形例)
[0078]接著，對上述實施方式的變形例進行說明。圖10是表示上述實施方式的第I變形例所涉及的固體攝像裝置IB的結構的截面圖，並且表示相當於上述實施方式的圖2的截面。
[0079]本變形例的固體攝像裝置IB所具備的傳感器單元2B除了上述實施方式的傳感器單元2A的結構之外進一步具備遮光膜(或者遮光帶)70。遮光膜70被成膜於固體攝像元件30的玻璃基板31的背面33上，遮蔽從閃爍器56輸出並試圖要透過玻璃基板31的光。另外，將粘結劑94配置於遮光膜70與第一載置面21a之間，固體攝像元件30和基座構件20A通過粘結劑94而被互相固定。
[0080]如本變形例那樣，傳感器單元也可以在固體攝像元件30的背面33上進一步具備遮光膜70。由此，因為能夠有效地防止被配置於固體攝像元件30與基座構件20A之間的構件向受光面32映入，所以例如如本變形例那樣將粘結劑94配置於固體攝像元件30與基座構件20A之間而能夠更加牢固地將固體攝像元件30固定於基座構件20A。
[0081](第2變形例)
[0082]接著，對上述實施方式的第2變形例進行說明。圖11以及圖12是表示一個變形例所涉及的固體攝像裝置IC的結構的截面圖。圖11表示相當於上述實施方式的圖2的截面，圖12表示相當於上述實施方式的圖3的截面。另外，圖13是表示固體攝像裝置IC所具備的基座構件20C的整體形狀的立體圖。
[0083]本變形例的基座構件20C與上述實施方式的基座構件20A相同，具有沿著XY平面的主面21和背面22、以及沿著Z軸的側面23。再有，在主面21上在X軸方向上排列形成有第一載置面21a以及第二載置面21b。即使是在本實施方式中，將平坦的背面22作為基準的第二載置面21b的高度H2 (即第二載置面21b上的基座構件20C的厚度)也低於(薄於)將背面22作為基準的第一載置面21a的高度Hl (第一載置面21a上的基座構件20A的厚度)。
[0084]但是，在本變形例中，第一載置面21a的四邊全部被從第一載置面21a向Z軸方向突出的側壁部26包圍。由此，在主面21上形成將第一載置面21a作為底面並且將側壁部26作為側面的第一凹部27。與此相同，第二載置面21b的四邊全部被從第二載置面21b向Z軸方向突出的側壁部28包圍。由此，在主面21上形成將第二載置面21b作為底面並且將側壁部28作為側面的第二凹部29。
[0085]如圖11以及圖12所示，第一凹部27的側壁部26與被搭載於第一載置面21a上的固體攝像元件30的4個側面相對。在本變形例中，固體攝像元件30嵌入到第一凹部27，固體攝像元件30由固體攝像元件30的基板31的4個側面31a和相對的側壁部26通過粘結劑95而被互相粘結從而被牢固地固定於基座構件20C。
[0086]如本變形例那樣，基座構件20C也可以具有將第一載置面21a作為底面並且將側壁部26作為側面來進行形成的第一凹部27、將第二載置面21b作為底面來進行形成的第二凹部29。由此，因為在第一載置面21a以及第二載置面21b以外的區域能夠充分地確保基座構件20C的厚度，所以能夠進一步提高由基座構件20C起到的放射線屏蔽效果。另外，通過固體攝像元件30嵌入到第一凹部27，從而能夠容易而且高精度地進行受光面32的定位。
[0087]另外，在本變形例中，基座構件20C的背面22與第二載置面21b的間隔(即第二載置面21b上的基座構件20C的厚度)H2優選大於第二凹部29的深度D2。由此，因為即使是在第一載置面21a以及第二載置面21b上也能夠充分地確保基座構件20C的厚度，所以能夠更加提高由基座構件20C起到的放射線屏蔽效果。
[0088](第3變形例)
[0089]圖14?圖16是表示作為上述實施方式的第3變形例的基座構件的各種各樣形狀的立體圖。圖14所表示的基座構件20D與第I實施方式的基座構件20A的不同點在於狹縫的形狀。本變形例的基座構件20D取代第I實施方式的狹縫24而具有狹縫(孔)71。狹縫71被形成於第一載置面21a與第二載置面21b之間，並從主面21到背面22貫通基座構件20D。在本實施方式中，一個狹縫71被形成於基座構件20D，狹縫71將沿著第一載置面21a與第二載置面21b的邊界的方向(即Y軸方向)作為長邊方向來進行形成，並具有與該方向上的第一載置面21a的寬度相同等的長度。
[0090]如圖14所表示的基座構件20D那樣，被形成於基座構件的狹縫可以是單數或者可以具有其他各種各樣的形狀。還有，基座構件的狹縫並不是必須的，即使是在狹縫沒有被形成的情況下也能夠充分地獲得由上述第I實施方式所起到的效果。另外，切斷第一載置面與第二載置面之間的熱傳導的結構並不限於貫通基座構件的狹縫，例如也可以是在第一載置面與第二載置面之間被形成於基座構件的表面以及背面的至少一方的溝槽(凹部)。
[0091]圖15以及圖16所表示的基座構件20E，20F與第I實施方式的基座構件20A的不同點在於側壁部的形狀以及狹縫的有無。圖15所表示的基座構件20E取代第I實施方式的側壁部25而具有側壁部72。側壁部72從第一載置面21a向Z軸方向突出來進行形成，並且離散地(例如在第一載置面21a的四個角落)被配置於第一載置面21a的周圍。這些側壁部72與被搭載於第一載置面21a上的固體攝像兀件30的側面相對。在圖15所表不的例子中，一對側壁部72在X軸方向上的第一載置面21a的一端側上在Y軸方向上排列而形成，另外，其它的一對側壁部72在X軸方向上的第一載置面21a的另一端側上在Y軸方向上排列而形成。
[0092]另外，圖16所表示的基座構件20F取代第I實施方式的側壁部25而具有側壁部73。側壁部73從第一載置面21a以及第二載置面21b向Z軸方向突出來進行形成，在X軸方向上進行延伸的一對側壁部73在Y軸方向上排列而形成。在本變形例中，一對側壁部73從第一載置面21a的兩側邊遍及第二載置面21b的兩側邊而進行延伸，在這些側壁部25之間配置有第一載置面21a以及第二載置面21b。
[0093]如圖15以及圖16所表示的基座構件20E，20F那樣，基座構件的側壁部能夠不限於圖4所表示的方式而具有各種各樣的形狀。特別是如圖16所表示的基座構件20F那樣，通過側壁部73從第一載置面21a的側邊遍及第二載置面21b的側邊進行延伸，從而能夠進一步提聞基座構件的彎曲強度。
[0094]本發明所涉及的傳感器單元以及固體攝像裝置並不限定於上述的實施方式，可以進行其他各種各樣的變形。例如，在上述實施方式以及各個變形例中，例示了具備閃爍器並對放射線圖像進行攝像的傳感器單元以及固體攝像裝置，但是，本發明所涉及的傳感器單元以及固體攝像裝置也可以具備用於對從外部到達固體攝像裝置的光學圖像進行攝像的結構。
[0095]另外，在上述實施方式中，作為第一載置區域以及第二載置區域的例子，表示了沿著規定平面(在實施方式中為XY平面)的第一載置面以及第二載置面，但是，本發明所涉及的第一載置區域以及第二載置區域並不限定於平坦的面，例如可以是具有凹凸的區域或具有彎曲面的區域、或者在一部分上形成有溝槽或凹陷、開口等的區域。
[0096]另外，在上述實施方式中，從基座構件的表面貫通到背面的孔(狹縫24、71)被形成於第一載置區域與第二載置區域之間，但是，也可以替代這樣的孔而在基座構件的表面以及/或者背面將溝槽或凹部(即非貫通孔)形成於第一載置區域與第二載置區域之間。
[0097]上述實施方式所涉及的傳感器單元構成為，具備:基座構件，是具有主面以及背面的金屬制的構件，第一載置區域和將背面作為基準的高度低於第一載置區域的第二載置區域被形成於主面；固體攝像元件，具有受光面和位於該受光面的相反側的背面，並以該背面與第一載置區域互相相對的方式被配置於第一載置區域上；以及信號讀出用半導體晶片，被安裝於在基座構件的第二載置區域上配置的配線基板上，並放大輸出從固體攝像元件輸出的信號，基座構件進一步具有與固體攝像元件的側面相對的側壁部，信號讀出用半導體晶片和固體攝像元件通過接合線而互相電連接，配線基板具有熱通孔，信號讀出用半導體晶片通過熱通孔而與基座構件熱耦合
[0098]另外，傳感器單元也可以構成為，基座構件進一步具有被形成於第一載置區域與第二載置區域之間並且從主面到背面貫通基座構件的孔。因為通過將這樣的孔形成於基座構件從而能夠切斷第一載置區域與第二載置區域之間的熱傳導，所以能夠更加有效地減少由於來自半導體晶片的發熱引起的對固體攝像元件的影響。
[0099]另外，傳感器單元也可以構成為，進一步具備被配置於固體攝像元件上並且將對應於放射線的入射強度的強度的光輸出至受光面的閃爍器。在上述傳感器單元中，以固體攝像元件的背面與第一載置區域互相相對的方式將固體攝像元件配置於第一載置區域上。因此，入射到閃爍器的放射線的一部分會有透過固體攝像元件而到達第一載置區域的情況。即使是在這樣的情況下，也因為在上述傳感器單元中基座構件是金屬制，所以能夠防止放射線透過基座構件。由此，例如即使是在控制基板等被配置於基座構件的背面側的情況下，也能夠充分地保護該控制基板免受放射線的影響。
[0100]另外，傳感器單元也可以構成為，基座構件具有將第一載置區域作為底面並且將側壁部作為側面來進行形成的第一凹部、將第二載置區域作為底面來進行形成的第二凹部。由此，因為在第一載置區域以及第二載置區域以外的區域能夠充分地確保基座構件的厚度，所以能夠進一步提高由基座構件所起到的放射線屏蔽效果。另外，通過固體攝像元件嵌入到第一凹部，從而能夠容易而且高精度地進行受光面的定位。
[0101]另外，傳感器單元也可以構成為，基座構件的背面與第二載置區域的間隔大於第二凹部的深度。由此，因為即使是在第一載置區域以及第二載置區域也能夠充分地確保基座構件的厚度，所以能夠更加提高由基座構件所起到的放射線屏蔽效果。
[0102]另外，傳感器單元也可以構成為，固體攝像元件具有相對於向受光面的入射光的波長透明的基板，並且通過固體攝像元件的側面與側壁部互相粘結從而固體攝像元件被固定於基座構件。由此，因為能夠省略在固體攝像元件的背面與基座構件的第一載置區域之間的粘結劑的配置，所以能夠避免粘結劑向受光面映入。
[0103]另外，傳感器單元也可以構成為，固體攝像元件具有相對於向受光面的入射光的波長透明的基板，並且遮光膜被設置於固體攝像元件的背面上。由此，因為能夠有效地防止被配置於固體攝像元件與基座構件之間的構件向受光面映入，所以例如將粘結劑配置於固體攝像元件與基座構件之間從而能夠更加牢固地將固體攝像元件固定於基座構件。
[0104]另外，上述實施方式所涉及的固體攝像裝置構成為，具備:上述的任意一個傳感器單元；筐體，容納基座構件、固體攝像元件以及信號讀出用半導體晶片；支撐構件，在筐體內支撐基座構件的背面並且使基座構件與筐體互相熱耦合。根據該固體攝像裝置，因為能夠有效地使在信號讀出用半導體晶片上所產生的熱從基座構件釋放到筐體，所以能夠更加有效地減小對固體攝像元件的影響。
[0105]另外，固體攝像裝置也可以構成為，支撐構件在相當於第二載置區域的背側的基座構件的背面內的區域所佔有的面積比例大於支撐構件在相當於第一載置區域的背側的基座構件的背面內的區域所佔有的面積比例。由此，能夠更加有效地使在信號讀出用半導體晶片上所產生的熱從基座構件釋放到筐體。
[0106]產業上的利用可能性
[0107]本發明可以作為一種能夠減少來自半導體晶片的發熱的對固體攝像元件的影響的傳感器單元以及固體攝像裝置來進行利用。
[0108]符號的說明 [0109]IA~IC…固體攝像裝置、2A, 2B…傳感器單兀、10…筐體、14，16…窗口構件、15...框體、20A~20F...基座構件、21…主面、21a…第一載置面、21b…第二載置面、22...背面、23…側面、24...狹縫、25，26，28…側壁部、27...第一凹部、29…第二凹部、30...固體攝像元件、31...(玻璃)基板、32...受光面、33...背面、40…放大器晶片、50...晶片搭載基板、51...連接器、53...熱通孔、54...熱導電性樹脂、55...控制基板、56...閃爍器、91，94, 95…粘結劑、92，96…接合線、93...支撐構件。
【權利要求】
1.一種傳感器單元，其特徵在於: 具備: 基座構件，是具有主面以及背面的金屬制的構件，第一載置區域和將所述背面作為基準的高度低於所述第一載置區域的第二載置區域被形成於所述主面； 固體攝像元件，具有受光面和位於該受光面的相反側的背面，並以該背面與所述第一載置區域互相相對的方式被配置於所述第一載置區域上；以及 信號讀出用半導體晶片，被安裝於在所述基座構件的所述第二載置區域上配置的配線基板上，並放大輸出從所述固體攝像元件輸出的信號， 所述基座構件進一步具有與所述固體攝像元件的側面相對的側壁部， 所述信號讀出用半導體晶片和固體攝像元件通過接合線而互相電連接， 所述配線基板具有熱通孔，所述信號讀出用半導體晶片通過所述熱通孔而與所述基座構件熱耦合。
2.如權利要求1所述的傳感器單元，其特徵在於: 所述基座構件進一步具有形成於所述第一載置區域與所述第二載置區域之間並且從所述主面到所述背面貫通所述基座構件的孔。
3.如權利要求1或者2所述的傳感器單元，其特徵在於: 進一步具備配置於所述固體攝像元件上並且將對應於放射線的入射強度的強度的光輸出至所述受光面的閃爍器。
4.如權利要求3所述的傳感器單元，其特徵在於: 所述基座構件具有將所述第一載置區域作為底面並且將所述側壁部作為側面來形成的第一凹部、以及將所述第二載置區域作為底面來形成的第二凹部。
5.如權利要求4所述的傳感器單元，其特徵在於: 所述基座構件的所述背面與所述第二載置區域的間隔大於所述第二凹部的深度。
6.如權利要求1?5中的任意一項所述的傳感器單兀,其特徵在於: 所述固體攝像元件具有相對於向所述受光面的入射光的波長透明的基板，通過所述固體攝像元件的側面與所述側壁部互相粘結從而所述固體攝像元件被固定於所述基座構件。
7.如權利要求1?5中的任意一項所述的傳感器單元，其特徵在於: 所述固體攝像元件具有相對於向所述受光面的入射光的波長透明的基板， 遮光膜被設置於所述固體攝像元件的所述背面上。
8.—種固體攝像裝置，其特徵在於: 具備: 權利要求1?7中的任意一項所述的傳感器單元； 筐體，容納所述基座構件、所述固體攝像元件以及所述信號讀出用半導體晶片；以及支撐構件，在所述筐體內支撐所述基座構件的所述背面並且使所述基座構件與所述筐體互相熱耦合。
9.如權利要求8所述的固體攝像裝置，其特徵在於: 所述支撐構件在相當於所述第二載置區域的背側的所述基座構件的所述背面內的區域所佔有的面積比例大於所述支撐構件在相當於所述第一載置區域的背側的所述基座構件的所述背面內的區域所佔有的面積比例。
【文檔編號】H04N5/369GK103999220SQ201280060686
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月4日 優先權日:2011年12月7日
【發明者】藤田一樹, 久嶋龍次, 森治通, 岡田晴義, 澤田純一 申請人:浜松光子學株式會社