JP2005294495A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 外囲構体に起因するダストの発生を防止することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 外囲構体(１０１)と、外囲構体(１０１)に形成された凹部(１０２)に固着された固体撮像素子(１０３)と、外囲構体(１０１)上に凹部(１０２)を覆うようにして設置された透明平板(１０５)とを備え、外囲構体(１０１)上の透明平板(１０５)と面する位置(１０１ｄ)に凹部(１０２)の外縁から外側に向かって複数の溝(１１)が設けられ、溝(１１)に接着剤(１３)が充填されて、外囲構体(１０１)と透明平板(１０５)とが接着剤(１３)を介して接着され、凹部(１０２)における外囲構体(１０１)の表面は、接着剤(１３)からなる被膜(１４)で覆われ、溝(１１)に充填された接着剤(１３)と被膜(１４)とは、連接されている固体撮像装置(１)とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ダストの発生を防止することができる固体撮像装置及びその製造方法に関する。

従来の固体撮像装置は、セラミック等からなる外囲構体と、この外囲構体に形成された凹部に固着された電荷結合素子（以下、ＣＣＤという）等の固体撮像素子とを備えたものが知られている。図７に、従来の固体撮像装置の一例（断面図）を示す。図７に示すように、固体撮像装置１００は、セラミック層を複数層（図７では３層）積層した外囲構体１０１と、外囲構体１０１に形成された凹部１０２に固着された固体撮像素子１０３と、外囲構体１０１上に凹部１０２を覆うようにしてエポキシ接着剤１０４により接着された透明平板１０５と、外囲構体１０１の最下部の第１層１０１ａ上に設けられた電気信号を取り出すためのリード１０６と、固体撮像素子１０３とリード１０６とを接続するＡｌ細線、Ａｕ細線等のボンディングワイヤ１０７とを備えている。また、凹部１０２は、外囲構体１０１の第１層１０１ａ上に設けられた固体撮像素子１０３を載置する底面１０２ａと、外囲構体１０１の第２層１０１ｂ及び第３層１０１ｃに設けられた孔部１０１１ｂ及び１０１１ｃから形成される側壁１０２ｂとからなる。そして、固体撮像素子１０３は、凹部１０２の底面１０２ａに、Ａｇペースト等のアンダーフィル剤１０８により固着されている。しかし、このように構成された固体撮像装置１００では、図８に示すように、外囲構体１０１や固体撮像素子１０３の表面に発生するマイクロクラック１１０等に起因するダスト１１１が発生していた。

そこで、このようなダスト１１１を防ぐ目的で、凹部１０２における外囲構体１０１の表面をシリコーン樹脂で覆った固体撮像装置が特許文献１に提案されている。図９に、この固体撮像装置の断面図を示す。なお、特許文献１に提案された固体撮像装置は、図７において、外囲構体の構成材料がセラミックではなくモールド樹脂で形成され、凹部における外囲構体の表面がシリコーン樹脂で覆われていること以外は、図７と同一の構成要素を備えている。よって、同一の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図９に示すように、固体撮像装置２００は、凹部１０２において、底面１０２ａと、側壁１０２ｂの一部とが、シリコーン樹脂２０２で覆われている。これにより、外囲構体２０１に起因するダストの発生が抑えられる。
特開昭６０−８６９７３号公報（第１〜２頁、第３図）

しかし、特許文献１に提案されている固体撮像装置２００では、外囲構体２０１と透明平板１０５とを接着させる樹脂としてエポキシ接着剤１０４が使用され、凹部１０２における外囲構体２０１の表面を覆う樹脂としてシリコーン樹脂２０２が使用されており、異種材料の樹脂同士が混ざることによる不純物の生成を避けるため、凹部１０２の側壁１０２ｂの一部である側壁１０２１ｂは、シリコーン樹脂２０２で覆われていない。そのため、この構成では、シリコーン樹脂２０２で覆われていない側壁１０２１ｂからダストが発生するおそれがある。

本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、外囲構体に起因するダストの発生を防止することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。

本発明の固体撮像装置は、外囲構体と、前記外囲構体に形成された凹部に固着された固体撮像素子と、前記外囲構体上に前記凹部を覆うようにして設置された透明平板とを備えた固体撮像装置であって、前記外囲構体上の前記透明平板と面する位置に前記凹部の外縁から外側に向かって複数の溝が設けられ、前記溝に接着剤が充填されて、前記外囲構体と前記透明平板とが前記接着剤を介して接着され、前記凹部における前記外囲構体の表面は、前記接着剤からなる被膜で覆われ、前記溝に充填された前記接着剤と前記被膜とは、連接されていることを特徴とする。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、前記固体撮像素子を前記外囲構体に形成された前記凹部に固着させ、前記固体撮像素子の側面と前記外囲構体との間に所定量の前記接着剤を塗布し、前記外囲構体上に前記透明平板を設置し、前記透明平板に一定の押圧力を付加しながら、前記外囲構体を回転させることにより、前記溝に前記接着剤を充填するとともに、前記凹部における前記外囲構体の表面を前記接着剤で覆い、前記接着剤を硬化させることにより、前記外囲構体と前記透明平板とを接着させるとともに、前記被膜を形成することを特徴とする。

本発明の固体撮像装置によれば、溝に充填された接着剤と同一の接着剤からなる被膜が凹部における外囲構体の表面に形成され、この被膜と溝に充填された接着剤とが連接されている。これにより、凹部の側壁と溝との境界部も含め、凹部における外囲構体の表面全体が被膜で覆われているため、外囲構体に起因するダストの発生を防止することができる。

本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、外囲構体を回転させることにより、凹部における外囲構体の表面を接着剤で覆うため、この表面全体が均一な被膜で覆われた本発明の固体撮像装置を容易に形成することができる。

本発明の固体撮像装置は、外囲構体と、この外囲構体に形成された凹部に固着された固体撮像素子と、外囲構体上に凹部を覆うようにして設置された透明平板とを備えている。外囲構体を形成する材料は特に限定されず、セラミックや樹脂等により形成することができる。外囲構体を形成する好ましい材料としては、アルミナを主成分とするセラミックの積層体が挙げられる。本発明に使用することができる固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤやComplementary Metal-oxide Semiconductor（Ｃ−ＭＯＳ）等が挙げられる。また、本発明に使用することができる透明平板は特に限定されないが、強度確保の観点から、ホウケイ酸ガラスが好ましい。

そして、本発明の固体撮像装置は、外囲構体上の透明平板と面する位置に凹部の外縁から外側に向かって複数の溝が設けられ、この溝に接着剤が充填されて、外囲構体と透明平板とが接着剤を介して接着されている。更に、凹部における外囲構体の表面（以下、単に「凹部表面」という）が、溝に充填された接着剤と同一の接着剤からなる被膜で覆われ、溝に充填された接着剤と被膜とが連接されている。これにより、凹部の側壁と溝との境界部も含め、凹部表面全体が被膜で覆われているため、外囲構体に起因するダストの発生を防止することができる。なお、外囲構体上に設けられる複数の溝は、外囲構体と透明平板とを均一に接着させることができるように形成されるのが好ましく、例えば、溝が放射状に配置されるように形成されるのが好ましい。また、溝の本数は特に限定されず、使用する外囲構体、透明平板及び接着剤の材質を考慮し、充分な接着強度を得ることができるように決定されればよい。

また、本発明に使用することができる接着剤としては、紫外線硬化性接着剤が好ましい。この構成によれば、製造時において、熱硬化性接着剤を使用した場合に比べ硬化に要する時間を短縮することができ、昇温のための設備も不要となるため、低コスト化が可能となる。好ましい紫外線硬化性接着剤としては、アクリル系光架橋接着剤等が挙げられる。

また、本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子の側面が、溝に充填された接着剤と同一の接着剤からなる被膜で覆われていることが好ましい。この構成によれば、外囲構体に起因するダストだけでなく、固体撮像素子に起因するダスト（例えばシリコン片）の発生を防止することができる。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、固体撮像素子を外囲構体に形成された凹部に固着させ、固体撮像素子の側面と外囲構体との間に所定量の接着剤を塗布する。ここで、固体撮像素子の凹部への固着は、例えば、Ａｇペースト等のアンダーフィル剤を用いて行うことができる。また、固体撮像素子の側面と外囲構体との間に塗布する接着剤の量は、溝に充填される接着剤の量を確保した上で、凹部表面を覆うことができる量とすればよい。そして、所定量の接着剤を塗布した後、外囲構体上に透明平板を設置し、透明平板に一定の押圧力を付加しながら、外囲構体を回転させることにより、溝に接着剤を充填するとともに、凹部表面を接着剤で覆う。これにより、凹部表面を接着剤で均一に覆うことができる。更に、溝に充填された接着剤と、凹部表面に覆われた接着剤とを硬化させることにより、外囲構体と透明平板とを接着させるとともに、溝に充填された接着剤と同一の接着剤からなる被膜を凹部表面に形成する。これにより、凹部表面に被膜が均一に形成された本発明の固体撮像装置を容易に形成することができる。

また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、固体撮像素子の側面と外囲構体との間に塗布する接着剤に、紫外線硬化性接着剤を使用し、この接着剤に紫外線を照射することにより接着剤の硬化を行うことが好ましい。この方法によれば、熱硬化性接着剤を使用した場合に比べ硬化に要する時間を短縮することができ、昇温のための設備も不要となるため、低コストで本発明の固体撮像装置を製造することができる。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。また、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図であり、後述する外囲構体上に設けられた溝に沿って切断した断面を示す。なお、以下の図において、背景技術で説明した図７と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。

図１に示すように、第１実施形態に係る固体撮像装置１は、アルミナを主成分とするセラミックの積層体で形成された外囲構体１０１と、外囲構体１０１に形成された凹部１０２に固着されたＣＣＤ等の固体撮像素子１０３と、ホウケイ酸ガラス製の透明平板１０５と、固体撮像素子１０３から電気信号を取り出すためのリード１０６と、固体撮像素子１０３とリード１０６とを接続するＡｌ細線、Ａｕ細線等のボンディングワイヤ１０７とを備えている。

図２に示すように、凹部１０２は底面１０２ａと側壁１０２ｂとからなり、底面１０２ａは正方形に形成され（図１参照）、側壁１０２ｂの上部には斜面部１０が形成されている。また、外囲構体１０１上の透明平板１０５と面する位置には、透明平板１０５を取り付けるための段差部１０１ｄが設けられており、段差部１０１ｄは、斜面部１０に連接されている。そして、段差部１０１ｄには、斜面部１０の屈曲部位１０ａから外側に向かって複数の溝１１が設けられている。また、透明平板１０５は、段差部１０１ｄに設けられた各々の溝１１の間に形成された載置部位１２（図１参照）上に載置されている。

なお、図１に示すように、溝１１は、凹部１０２の四辺の外縁から外側に向かって均等に設けられている。また、本実施形態では、溝１１の幅を０．３ｍｍ、溝１１のピッチを０．５ｍｍ、溝１１の高さを０．３ｍｍ、溝１１の長さを１．０ｍｍとした。

そして、図２に示すように、溝１１には紫外線硬化性接着剤である接着剤１３が充填されており、外囲構体１０１と透明平板１０５は、この接着剤１３を介して接着されている。また、凹部１０２の底面１０２ａ及び側壁１０２ｂ（即ち凹部表面）は、接着剤１３からなる被膜１４で覆われ、溝１１に充填された接着剤１３と被膜１４とは、斜面部１０の屈曲部位１０ａで連接されている。これにより、外囲構体１０１の凹部表面全体が被膜１４で覆われているため、外囲構体１０１に起因するダストを防ぐことができる。なお、斜面部１０は、後述する固体撮像装置１の製造方法において、接着剤１３を溝１１に速やかに充填することができるように設けられている。

更に、固体撮像素子１０３の側面１０３ａも同様に接着剤１３からなる被膜１４で覆われている。これにより、外囲構体１０１に起因するダストだけでなく、固体撮像素子１０３に起因するダストも防ぐことができる。なお、固体撮像素子１０３は、背景技術で説明したように、凹部１０２の底面１０２ａに、Ａｇペースト等のアンダーフィル剤１０８により固着されている。

次に、第１実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法の一例について適宜図面を参照して説明する。参照する図３〜５は、図１のII−II矢視方向から見た固体撮像装置１の製造方法を示す断面図であり、外囲構体１０１上に設けられた載置部位１２に沿って切断した断面を示す。

まず、図３に示すように、固体撮像素子１０３を、凹部１０２の底面１０２ａの中央部に、Ａｇペースト等のアンダーフィル剤１０８により固着する。そして、固体撮像素子１０３の側面１０３ａと外囲構体１０１との間に所定量の接着剤１３を塗布する。この際、固体撮像素子１０３の画素面１０３ｂに接着剤１３が付着しないようにする。なお、接着剤１３の量は、溝１１に充填される接着剤１３の量を確保した上で、凹部１０２の底面１０２ａ及び側壁１０２ｂを覆うことができる量とすればよい。続いて、透明平板１０５を外囲構体１０１の段差部１０１ｄに設けられた載置部位１２上に載置する。

次に、図４に示すように、外囲構体１０１を図示しない回転台に設置し、透明平板１０５に対して図示しない押圧治具等で一定の押圧力Ｐを加えながら、外囲構体１０１を、その中心軸Ｘを中心に所定速度で所定時間回転させる。この時の各条件は、例えば、紫外線硬化性接着剤として、アクリレート系接着剤を用いた場合は、押圧力Ｐ：０．２ＭＰａ、回転速度：２０００ｒｐｍ、回転時間：５〜２０秒とすればよい。このように、外囲構体１０１を回転させることにより、接着剤１３が遠心力によって凹部１０２の側壁１０２ｂを上昇し、斜面部１０の屈曲部位１０ａを経由して溝１１に進入する。これにより、溝１１に接着剤１３を充填する（図２参照）。また、外囲構体１０１を回転させることにより、接着剤１３は、凹部１０２の底面１０２ａ、凹部１０２の側壁１０２ｂ及び固体撮像素子１０３の側面１０３ａの表面全体に均等に行き渡る（図５参照）。これにより、これらの表面全体を接着剤１３で均一に覆う。なお、このときの回転方向は、透明平板１０５側から見て時計回り、反時計回りの何れでもよい。

次に、図５に示すように、接着剤１３として使用した紫外線硬化性接着剤の硬化条件に応じて、透明平板１０５の上方から、紫外線ＵＶを所望の時間照射して接着剤１３を硬化させる。これにより、溝１１に充填された接着剤１３を硬化させ、外囲構体１０１と透明平板１０５とを接着させるとともに、凹部１０２の底面１０２ａ、凹部１０２の側壁１０２ｂ及び固体撮像素子１０３の側面１０３ａ上の接着剤１３を硬化させ、被膜１４（図２参照）を形成する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図６は、第２実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。なお、第２実施形態に係る固体撮像装置は、第１実施形態において、透明平板、外囲構体上に設けられた段差部の外縁及び凹部の開口が円形状であり、段差部に設けられた溝が放射状に配置されていること以外は、同一の構成要素を備えているため、同一の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、第２実施形態に係る固体撮像装置５０は、外囲構体５１上に形成されたドーナツ状の段差部５１ｄに、凹部５２の外縁から外側に向かって複数の溝５３が設けられている。また、凹部５２の開口は円形状に形成されており、溝５３は、凹部５２の開口中心から放射状に配置されるように形成されている。そして、段差部５１ｄに設けられた載置部位５４に、円盤状に形成された透明平板５５が載置され、透明平板５５と外囲構体５１とが、溝５３に充填された接着剤１３を介して接着されている。

そして、図示はしないが、第１実施形態と同様に、凹部５２の底面及び側壁と、固体撮像素子１０３の側面とは、接着剤１３からなる被膜で覆われ、溝５３に充填された接着剤１３と前記被膜とは連接されている。これにより、第１実施形態と同様に、外囲構体５１及び固体撮像素子１０３に起因するダストを防ぐことができる。

また、固体撮像装置５０は、前述した固体撮像装置１の製造方法と同様の方法で製造することができ、その製造工程において、透明平板５５を段差部５１ｄに設けられた載置部位５４に載置する際、段差部５１ｄがドーナツ状で、透明平板５５が円盤状であるため、調心を容易に行うことができる。更に、外囲構体５１を回転させる工程において、溝５３が、凹部５２の開口中心から放射状に配置されているため、接着剤１３をより均一に溝５３に充填させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態では、セラミック層を積層させた外囲構体を用いたが、例えば単層のセラミックからなる外囲構体に凹部を設けたものでもよい。また、外囲構体や透明平板の材料についても限定されず、例えば、モールド樹脂で形成された外囲構体と、透明な樹脂で形成された透明平板を用いてもよい。また、接着剤についても前記実施形態には限定されず、例えば、製造時間は長くなるが、熱硬化性接着剤を用いても、ダスト発生の防止効果は同様に発揮される。

更に、外囲構体上に設ける溝の数、大きさ、配置形状等も前記実施形態には限定されず、使用する外囲構体、透明平板、接着剤等の材料に応じて、適宜選択すればよい。また、固体撮像装置の製造条件についても、前記実施形態で示した条件には限定されず、前述した各条件を考慮して適宜決定すればよい。

本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。 図１のＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。 従来の固体撮像装置の断面図である。 従来の固体撮像装置の断面図である。 従来の固体撮像装置の断面図である。

符号の説明

１，５０ 固体撮像装置
１１，５３ 溝
１３ 接着剤
１４ 被膜
５１，１０１ 外囲構体
５２，１０２ 凹部
５５，１０５ 透明平板
１０２ａ 底面
１０２ｂ 側壁
１０３ 固体撮像素子
１０３ａ 側面
Ｐ 押圧力
ＵＶ 紫外線

Claims (5)

1. 外囲構体と、前記外囲構体に形成された凹部に固着された固体撮像素子と、前記外囲構体上に前記凹部を覆うようにして設置された透明平板とを備えた固体撮像装置であって、
   前記外囲構体上の前記透明平板と面する位置に前記凹部の外縁から外側に向かって複数の溝が設けられ、前記溝に接着剤が充填されて、前記外囲構体と前記透明平板とが前記接着剤を介して接着され、
   前記凹部における前記外囲構体の表面は、前記接着剤からなる被膜で覆われ、
   前記溝に充填された前記接着剤と前記被膜とは、連接されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記接着剤は、紫外線硬化性接着剤である請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記固体撮像素子の側面は、前記被膜で覆われている請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
   前記固体撮像素子を前記外囲構体に形成された前記凹部に固着させ、
   前記固体撮像素子の側面と前記外囲構体との間に所定量の前記接着剤を塗布し、
   前記外囲構体上に前記透明平板を設置し、
   前記透明平板に一定の押圧力を付加しながら、前記外囲構体を回転させることにより、前記溝に前記接着剤を充填するとともに、前記凹部における前記外囲構体の表面を前記接着剤で覆い、
   前記接着剤を硬化させることにより、前記外囲構体と前記透明平板とを接着させるとともに、前記被膜を形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
5. 前記接着剤は、紫外線硬化性接着剤であり、
   前記接着剤の硬化は、前記接着剤に紫外線を照射することにより行う請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。

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