JP2006211438A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学ローパスフィルタの取り付けのためのスペースを削除して製品を小型化することができ、且つ、取り外しを容易に行える固体撮像装置を提供する。
【解決手段】 固体撮像素子が形成された半導体チップ１を上部に開口２ａを有した箱体２内に収納し、開口２ａをカバーガラス３で塞ぎ、カバーガラス３の上に光学ローパスフィルタ６を配置し、光学ローパスフィルタ６と箱体２とを一体に保持するホルダ７を設けた固体撮像装置において、ホルダ７は、光学ローパスフィルタ６を内側に保持する筒状部８とその周縁から箱体２の外周面に沿うように延びた外周押さえ部９とを有した構造とし、外周押さえ部９と箱体２との相対向する面に互いに係合する切り込み部２ｂ，爪部９ａを形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付携帯電話などに搭載される固体撮像装置に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ（ムービー）、カメラ付携帯電話などでは、小型化がますます進んでいる。そのような中、これらの機器に搭載される固体撮像装置では、撮像レンズとその撮影光束を結像させる固体撮像素子との間に、低周波成分のみを通過させ高周波成分をカットする光学ローパスフィルタを挿入する必要があり、撮像レンズと、固体撮像素子が形成された半導体チップの裏面、つまりは半導体チップを搭載したパッケージの裏面までの距離が長くなりがちなので、光学ローパスフィルタの取り付けに必要なスペースの削減が図られている。

たとえば光学ローパスフィルタをパッケージ部分に直接に貼り付けることが考えられた。しかし光学ローパスフィルタは一般に水晶板などで形成されていて、光軸方向と光軸に直交する方向とで熱膨張率が異なり、且つごみが付着しやすいものであるため、接着強度の点から、また貼り付け時にパッケージ内に入ってしまったごみを取り除けないという点から、この方式を採用することは困難な状況である。

そこで、固体撮像素子が形成された半導体チップを上部が開口した箱体に収容し、開口を塞ぐようにカバーガラスを接着してパッケージとし、そのカバーガラスの上にシートを介して光学ローパスフィルタを配置し、これらを押さえる押さえ部材を、パッケージを搭載する回路基板に固定する構造などが提案された（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−４６８２４号公報

しかし押さえ部材を用いる従来の構造では、押さえ部材は、固体撮像素子を搭載したパッケージをシート，光学ローパスフィルタとともに上面周縁から外周面にわたって被覆しているため、パッケージの外形寸法より大きいものとなり、また押さえ部材の下端は回路基板の下面に突出することになり、これらのためのスペースの確保が必要である。結果として光学ローパスフィルタの取り付けのために余分にスペースを要し、十分な省スペース化が図れていないのが現状である。

本発明は上記問題を解決するもので、光学ローパスフィルタの取り付けのためのスペースを削除して製品を小型化することができ、且つ、光学ローパスフィルタの取り付けや、ごみなどが混入した場合の取り外しを容易に行える固体撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が形成された半導体チップを上部に開口を有した収納容器内に収納し、前記収納容器の開口をカバーガラスで塞ぎ、前記カバーガラスの上に光学ローパスフィルタを配置し、前記光学ローパスフィルタと収納容器とを一体に保持するホルダを設けた固体撮像装置において、前記ホルダは、光学ローパスフィルタを内側に保持する筒状部とこの筒状部の周縁から収納容器の外周面に沿うように延びた外周押さえ部とを有し、前記ホルダの外周押さえ部と収納容器との相対向する面に互いに係合する係合部が形成されたことを特徴とする。

この構造によれば、ホルダを光学ローパスフィルタの上方から被せて、その外周押さえ部と収納容器とに形成した係合部を係合させるだけで固定できるので、固体撮像素子が形成された半導体チップを収納した固体撮像素子収納体と光学ローパスフィルタとを省スペース且つワンタッチで一体化することができ、取り外しも容易である。

係合部として、収納容器に凹部を形成し、ホルダの外周押さえ部に前記凹部に圧入される凸部を形成することができる。
収納容器の外周面にホルダの外周押さえ部を収容する凹部が形成されるのが好ましい。ホルダの外形寸法を固体撮像素子収納体の外形寸法と同等またはより小さく設定することが可能になり、装置全体の小型化を図ることができるからである。

ホルダの筒状部に内側に突出した上部押さえ部が形成され、この上部押さえ部と光学ローパスフィルタとの間と、光学ローパスフィルタとカバーガラスとの間の少なくとも一方にスペーサが配置された構造としてもよい。

光学ローパスフィルタとカバーガラスとの間の配置されるスペーサがホルダに一体に形成され、光学ローパスフィルタがスペーサに接着固定された構造としてもよい。
スペーサによって、光学ローパスフィルタをその厚みに関わらず固体撮像素子収納体に対して確実に一体に保持することが可能になり、このことより逆に、光学ローパスフィルタの厚みを任意に設定することが可能になる。

スペーサは樹脂又は金属又はゴムで形成されていてよい。スペーサが弾性変形可能であるのが好ましい。
ホルダは、樹脂又は金属又はゴムで形成されていてよい。

光学ローパスフィルタは、ＩＲカットコート、ＡＲカットコートなどの光学薄膜が形成されていてよい。
光学ローパスフィルタに代えて、あるいは光学ローパスフィルタとともに、ＩＲカットフィルタ、ＡＲカットフィルタ、レンズなどの他の光学素子が配置された構造としてもよい。

本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が形成された半導体チップを収納容器に収納した固体撮像素子収納体に対して光学ローパスフィルタを取り付けるホルダを、その外周押さえ部と収納容器との相対向する面に形成した係合部で固定するようにしたので、光学ローパスフィルタの取り付けのためのスペースを削減し、製品を小型化できるだけでなく、取り付けを容易に行うことができ、ごみなどが混入した場合もその除去のために容易に取り外しできる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の固体撮像装置の平面図であり、図２は同固体撮像装置の正面図（左半分）および図１におけるＩ―Ｉ’線に沿う断面図（右半分）であり、図３は同固体撮像装置の分解斜視図である。

図１から図３に示すように、固体撮像装置は、固体撮像素子が形成された半導体チップ１を上部に開口２ａを有した箱体２に収納し、箱体２に開口２ａを塞ぐカバーガラス３を接着してパッケージ４とし、カバーガラス３上に四角枠状のスペーサ５を介して光学ローパスフィルタ６を配置し、光学ローパスフィルタ６とパッケージ４とを一体に保持するホルダ７を設けている。１３は固体撮像装置を実装基板上に搭載するための配線である。

ホルダ７は、光学ローパスフィルタ６を内側に保持する筒状部８とこの筒状部８の周縁から箱体２の外周面に沿うように延びた外周押さえ部９とを有している。詳細には、ホルダ７は、箱体２の開口２ａに相応する小開口部８ａと、カバーガラス３，光学ローパスフィルタ６の外径と同等あるいは幾分大きい大開口部８ｂとを持った四角形状の筒状部８の下端外周縁部に、箱体２の外周面に沿うように、且つ互いに対向するように一対の外周押さえ部９が形成された構造で、大開口部８ｂにカバーガラス３，スペーサ５、光学ローパスフィルタ６を保持し、小開口部８ａを囲んだ内周部分がこれらを上方から押さえる上部押さえ部１０となっている。

この固体撮像装置が従来のものと相違するのは、ホルダ７の外周押さえ部９と箱体２との相対向する面に互いに係合する係合部が形成されている点である。ここでは、箱体２の下端外周に四角形状に窪んだ切り込み部２ｂが形成され、切り込み部２ｂに対応する外周押さえ部９の下端内周に、切り込み部２ｂに係合可能に四角形状に突出した爪部９ａが形成されている。外周押さえ部９の上下方向の寸法は箱体２と同等に設定されている。ただし切りこみ部２ｂや爪部９ａは下端に限らず設けることができ、切りこみ部２ｂが箱体２の下端でない場合は、外周押さえ部９は箱体２よりも短く設定可能である。

図３を参照しながら、固体撮像装置の組み立て方法を説明する。
パッケージ４のカバーガラス３の上面に、スペーサ５と光学ローパスフィルタ６とを、カバーガラス３の外形に目視レベルで位置合わせして配置する。次にホルダ７を光学ローパスフィルタ６の上から被せるように装着する。このようにすることにより、ホルダ７が下に移動するにしたがって、まずその爪部９ａがパッケージ４の箱体２の上面と側面の角に接触し、続いて爪部９ａとそれを持った外周押さえ部９が外側への圧力で若干押し広げられ、箱体２の側面を挟みこんだ状態となる。ホルダ７が更に下に移動するにしたがって、その大開口部８ｂに光学ローパスフィルタ６とスペーサ５とカバーガラス３とが順に収納され、爪部９ａが切り込み部２ｂに到達してその中に入り込む。その結果、ホルダ７がパッケージ４に固定されて、光学ローパスフィルタ６とスペーサ５とをパッケージ４との間に若干押さえぎみに保持する。

これとは逆に、ホルダ７をその爪部９ａが上向きになるように配置し、このホルダ７内に光学ローパスフィルタ６とスペーサ５とをこの順に配置し、その上にパッケージ４を位置合わせして装着することにより、ホルダ７をパッケージ４に固定して、その間に光学ローパスフィルタ６とスペーサ５とを保持させるようにしてもよい。

なお、ホルダ７の材料としては樹脂又は金属又はゴムを使用することができる。外周押さえ部９と爪部９ａは、ある程度の弾性があって、外力により若干の開閉動作が可能であることが要求されるが、これらも樹脂、金属、ゴムなどを材料として形成できる。薄型、剛性、コスト面から、金属が最も適している。

光学ローパスフィルタ６は、水晶板などで構成された透明体であり、表面にＩＲカットコート、ＡＲカットコート等の光学薄膜を形成するコート処理が施されていてよい。ここでは光学ローパスフィルタ６を１枚のみ配置しているが、光学ローパスフィルタ６に代えて、あるいは光学ローパスフィルタ６とともに、ＩＲカットフィルタ、ＡＲカットフィルタ、レンズなどの他の光学素子を１枚〜複数枚、さまざまな組み合わせで配置してもよい。

スペーサ５は、樹脂、金属、ゴムなどの材料で形成される。スペーサ５を介装することで、光学ローパスフィルタ６をその厚みに関わらずパッケージ４に対して確実に一体に保持することが可能になり、このことより逆に、光学ローパスフィルタ６の厚みを任意に設定することが可能になる。またスペーサ５が弾性変形可能であれば、パッケージ４と、光学ローパスフィルタ６と、ホルダ７との密着性が高まり、保持力を強くすることができる。図４に示すように、光学ローパスフィルタ６とホルダ７の上部押さえ部１０との間にもスペーサ１１を配置してもよい。
（実施形態２）
図５は本発明の実施形態２の固体撮像装置の平面図であり、図６は同固体撮像装置の正面図（左半分）および図１におけるＩ―Ｉ’線に沿う断面図（右半分）であり、図７は同固体撮像装置の分解斜視図である。

この実施形態２の固体撮像装置が実施形態１のものと相違するのは、パッケージ４を構成している箱体２の外周面に、ホルダ７の外周押さえ部９を収容する凹部１２が形成され、この凹部１２内に、爪部９ａに係合する切り込み部２ｂが形成された点である。これにより、ホルダ７の横方向の外形寸法をパッケージ４の外形寸法と同等またはより小さく設定することが可能になり、装置全体の小型化を実現できる。
（実施形態３）
図８は本発明の実施形態３の固体撮像装置の断面図である。

この実施形態３の固体撮像装置が実施形態１のものと相違するのは、カバーガラス３と光学ローパスフィルタ６との間に配置されるスペーサ５がホルダ７に一体に形成された点である。実施形態１で説明した上部押さえ部１０は形成されておらず、光学ローパスフィルタ６のスペーサ５の上面への固定は、接着樹脂又は接着シートなどによって行われる。これにより、ホルダ７の上下方向の外形寸法を実施形態１のものよりも小さく設定することが可能になり、装置全体の小型化を実現できる。箱体２の外周面に、実施形態２で説明したような、ホルダ７の外周押さえ部９を収容する凹部１２を形成してもよい。

本発明の固体撮像装置は、光学ローパスフィルタの取り付けのためのスペースを削除できることに加え、光学ローパスフィルタの着脱も容易であり、デジタルスチルカメラなどに搭載して製品を小型化するのに有用である。

本発明の実施形態１における固体撮像装置の平面図 図１の固体撮像装置の断面図および正面図 図１の固体撮像装置の分解斜視図 図１の固体撮像装置に可能なスペーサの配置例を示した断面図 本発明の実施形態２における固体撮像装置の平面図 図５の固体撮像装置の断面図および正面図 図５の固体撮像装置の分解斜視図 本発明の実施形態３における固体撮像装置の断面図

符号の説明

１ 半導体チップ
２ 箱体
2a 開口
2b 切り込み部
３ カバーガラス
４ パッケージ
５ スペーサ
６ 光学ローパスフィルタ
７ ホルダ
８ 筒状部
９ 外周押さえ部
9a 爪部
10 上部押さえ部
11 スペーサ
12 凹部

Claims (10)

1. 固体撮像素子が形成された半導体チップを上部に開口を有した収納容器内に収納し、前記収納容器の開口をカバーガラスで塞ぎ、前記カバーガラスの上に光学ローパスフィルタを配置し、前記光学ローパスフィルタと収納容器とを一体に保持するホルダを設けた固体撮像装置において、
   前記ホルダは、光学ローパスフィルタを内側に保持する筒状部とこの筒状部の周縁から収納容器の外周面に沿うように延びた外周押さえ部とを有し、前記ホルダの外周押さえ部と収納容器との相対向する面に互いに係合する係合部が形成された固体撮像装置。
2. 係合部として、収納容器に凹部が形成され、ホルダの外周押さえ部に前記凹部に嵌合する凸部が形成された請求項１記載の固体撮像装置。
3. 収納容器の外周面にホルダの外周押さえ部を収容する凹部が形成された請求項１記載の固体撮像装置。
4. ホルダの筒状部に内側に突出した上部押さえ部が形成され、この上部押さえ部と光学ローパスフィルタとの間と、光学ローパスフィルタとカバーガラスとの間の少なくとも一方にスペーサが配置された請求項１記載の固体撮像装置。
5. 光学ローパスフィルタとカバーガラスとの間の配置されるスペーサがホルダに一体に形成され、光学ローパスフィルタがスペーサに接着固定された請求項１記載の固体撮像装置。
6. スペーサが樹脂又は金属又はゴムで形成されている請求項４または請求項５のいずれかに記載の固体撮像装置。
7. スペーサが弾性変形可能である請求項６記載の固体撮像装置。
8. ホルダが樹脂又は金属又はゴムで形成されている請求項１記載の固体撮像装置。
9. 光学ローパスフィルタに、ＩＲカットコート、ＡＲカットコートなどの光学薄膜が形成されている請求項１記載の固体撮像装置。
10. 請求項１記載の光学ローパスフィルタに代えて、あるいは光学ローパスフィルタとともに、ＩＲカットフィルタ、ＡＲカットフィルタ、レンズなどの他の光学素子が配置された固体撮像装置。

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