JP2006332200A - 撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化に優れるとともに、撮像素子用蓋体に付着した異物の撮影画像への写り込みを防止した撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子を提供することである。
【解決手段】 本発明は、撮像素子チップ５０に取り付けられる撮像素子用蓋体１００において、光透過部が形成された蓋本体１０と、該蓋本体１０が撮像素子チップ５０から離間するように該蓋本体１０から凸起し、前記撮像素子チップ５０に接着される凸起部２０とを有することを特徴とする撮像素子用蓋体１００である。さらに本発明は、前記撮像素子用蓋体１００と、該撮像素子用蓋体１００の凸起部２０が接着した撮像素子チップ５０とを有することを特徴とする撮像素子２００である。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子に関する。

ビデオカメラ、デジタルカメラ等の受光部には、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子が搭載されている。
この撮像素子は、一般に、半導体チップ（撮像素子チップ）がセラミックパッケージ等のパッケージに収納され、該パッケージ上に、保護ガラス等のキャップ（蓋体）が接着した構成となっている。

上記撮像素子として、例えば、撮像素子チップを搭載するための凹部および該凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体からなるパッケージと、開口部を有する金属枠体と該開口部内外に設置される透光性の窓体とから構成される蓋体とを接合してなる撮像素子が提案されている（特許文献１参照。）。

また、近年では、撮像素子において小型化、薄型化、軽量化が望まれている。
上記要求に対して、例えば、撮像素子チップと保護ガラスが、封止用樹脂により接着し
た撮像素子が提案されている（特許文献２参照。）。
特開２００４−３１８１５号公報 特開２００２−２３７５８１号公報

特許文献１では、蓋体における熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対する強度と気密信頼性が改善されるものの、撮像素子自体が大きくなってしまうという問題があった。

特許文献２では、撮像素子チップと保護ガラスとの距離が近く、小型化に優れるものであった。
しかしながら、撮像素子チップの高性能化等に伴い、前記距離が近過ぎるため、製造時に保護ガラスに付着した異物（ゴミ）が、撮影画像に写り込んでしまうという問題があった。

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、小型化に優れるとともに、撮像素子用蓋体に付着した異物の撮影画像への写り込みを防止した撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下の本発明の撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子を発明するに至った。

本発明は、撮像素子チップに取り付けられる撮像素子用蓋体において、光透過部が形成された蓋本体と、該蓋本体が撮像素子チップから離間するように該蓋本体から凸起し、前記撮像素子チップに接着される凸起部とを有することを特徴とする撮像素子用蓋体である。
さらに本発明は、前記撮像素子用蓋体と、該撮像素子用蓋体の凸起部が接着した撮像素子チップとを有することを特徴とする撮像素子である。

本発明によれば、小型化に優れるとともに、撮像素子用蓋体に付着した異物の撮影画像への写り込みを防止した撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子を提供することができる。

以下、本発明の撮像素子用蓋体、および当該撮像素子用蓋体を用いた撮像素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。

≪撮像素子用蓋体≫
本発明の撮像素子用蓋体は、蓋本体と、該蓋本体から凸起した凸起部とを有する。
図１と図２に、本発明の撮像素子用蓋体の一実施形態例を示す。図１と図２において、撮像素子用蓋体１００は、蓋本体１０と凸起部２０から構成される。
また、図３に、蓋本体１０の実施形態例を示す。

＜蓋本体＞
図３に示すように、蓋本体１０は、光透過部１１が形成されたものであり、図３（ａ）に示す光透過部１１だけからなるものであってもよく、図３（ｂ）に示す光透過部１１と該光透過部以外の部１２からなるものであってもよい。
図３（ｂ）に示す蓋本体１０としては、光透過部１１を囲い込むように、例えば金属製の枠体等の該光透過部以外の部１２を設けたもの等が挙げられる。
蓋本体１０の厚みとしては、０．０５〜１．５ｍｍが好ましく、０．３〜０．７ｍｍがより好ましい。

光透過部１１に用いられる材料としては、光を透過し、外気や水分の浸入を防ぐものであればよく、ガラスやプラスチック等が挙げられる。
具体的には、ガラス、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂；ポリエチレンテレフタレートなどのエステル樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂；ポリエーテルサルフォン等の合成樹脂が好ましく用いられる。中でも、撮像素子チップ作動により発生する熱への耐熱性や耐衝撃性に優れることから、ガラスがより好ましく用いられる。
光透過部１１は、単層であってもよく、２層以上の多層であってもよい。また、上記材料は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

＜凸起部＞
本発明において凸起部２０は、蓋本体１０と撮像素子チップとを離間させるスペーサとしての機能を発揮する。これにより、本発明の効果が得られることになる。
凸起部２０は、図１に一実施形態例として示すように、蓋本体１０に積層し、該蓋本体１０の外周に沿って設けられる。また、凸起部２０は、該凸起部２０の先端部２９が撮像素子チップに接着するように蓋本体１０に設けられる。

凸起部２０の高さｈは、蓋本体１０の撮像素子チップ側の面と撮像素子チップ表面との間の距離が５０μｍ以上となるように設定することが好ましい。該距離を５０μｍ以上とすることにより、製造時などに撮像素子用蓋体１００（蓋本体１０の光透過部１１）に付着した異物の撮影画像への写り込みを防止することができ、近年の撮像素子チップの高性能化に対応することができる。
また、凸起部２０の高さｈは、該距離が５０〜３００μｍとなるように設定することがより好ましい。該距離をこの範囲とすることにより、撮像素子として小型化に優れたものとなる。
一例として、撮像素子用蓋体１００（蓋本体１０の光透過部１１）に付着した長さ３μｍの異物は、蓋本体１０の撮像素子チップ側の面と撮像素子チップ表面との間の距離が２０μｍの場合では、撮影画像に写り込んでしまう（影となる）。一方、蓋本体１０の撮像素子チップ側の面と撮像素子チップ表面との間の距離が１００μｍの場合では、長さ３μｍの異物でも写り込むことがなくなる（異物がボヤけるようになり、写り込みとして問題ないレベルとなる）。

凸起部２０に用いられる材料としては、金属、ガラス、樹脂等が挙げられる。
なお、図４に示すように、撮像素子チップとの接着のために、凸起部２０の先端部２９に封止用接着剤３０を予め設けてもよい。

（蓋本体への形成方法）
凸起部２０の蓋本体１０への形成方法は、特に限定されるものではないが、図５〜９に示す方法が好ましく用いられる。中でも、凸起部２０の高さを制御しやすいことから、図９に示す打ち抜きによる形成方法がより好ましく用いられる。
以下、図５〜９を参照しながら詳細に説明する。

図５において、凸起部２０は、金属層２１と接着剤層２７から構成される。
凸起部２０の形成方法は、蓋本体１０に、接着剤層２７を介して金属層２１を接着し、積層体を製造する（図５（ａ））。次いで、所望とする形状にエッチング処理し、凸起部２０を形成する（図５（ｂ））。

金属層２１に用いられる金属は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、金、銀、ステンレス、タングステン、クロム、チタン等が挙げられる。中でも、加工のし易さ、価格などが有利なことから、銅、アルミニウム、ニッケルが好ましく用いられる。また、金属層２１の厚みが５０〜３００μｍの金属箔状であることがより好ましい。これらの金属は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

接着剤層２７に用いられる樹脂は、天然ゴム、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、これらの共重合物等が挙げられる。これらの樹脂は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

図６において、凸起部２０は、金属蒸着層２２とめっき層２３から構成される。
凸起部２０の形成方法は、蓋本体１０に、薄膜形成技術の蒸着法とめっき法による処理を順に組み合わせて行うことにより金属薄膜層を形成する（図６（ａ））。次いで、所望とする形状にエッチング処理し、凸起部２０を形成する（図６（ｂ））。

用いる薄膜形成技術は、蒸着法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレート法、化学蒸着法等が挙げられる。めっき法としては、電解めっき法、無電解めっき法等が挙げられる。
金属薄膜層の形成には、金属の被覆率を高めることができることから、めっき法を用いることが好ましい。図６（ａ）では、蒸着法とめっき法とを順に組み合わせて用いることで、金属の被覆率がより高い金属薄膜層が得られる。

図７において、凸起部２０は、低融点ガラス層２４から構成される。
凸起部２０の形成方法は、蓋本体１０に、ペースト状の低融点ガラス（融点４００〜７００℃のガラス、フィラー、レジン、溶剤等からなる溶液）を塗布し、乾燥固化させて低融点ガラス層２４を形成する（図７（ａ））。次いで、サンドブラスト処理により所望とする形状とした後（図７（ｂ））、焼成し、凸起部２０を形成する（図７（ｃ））。

図８において、凸起部２０は、樹脂から構成される。
凸起部２０の形成方法は、蓋本体１０に、樹脂ペーストを、所望とする形状に印刷し、凸起部２０を形成する。
樹脂ペーストに用いられる樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
また、樹脂ペーストには、フィラー（図示していない）を含有していることが好ましい。該フィラーは、そのサイズを選択することにより、凸起部２０の高さを制御しやすくす
ることができる。また、フィラーを含有することにより、樹脂ペーストの流動性を調整することができるため、凸起部２０の形状を良好なものにできる。
フィラーとしては、シリカ、アルミナ等の無機系の粒状物、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、テフロン（登録商標）等の有機系の粒状物等が挙げられる。中でも、印刷性を向上させ、高さを制御しやすいことから、シリカが好ましく用いられる。

所望とする形状に印刷する方法としては、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法等の方法が挙げられる。中でも、高精度に高さを制御することに優れることから、スクリーン印刷法が好ましく用いられる。

図９において、凸起部２０は、樹脂フィルム層２６と接着剤層２７から構成される。
凸起部２０の形成方法は、樹脂フィルム層２６に接着剤層２７を設け（図９（ａ））、所望とする形状となるように、例えばパンチング等により打ち抜き、凸起部２０を成形する（図９（ｂ））。次いで、蓋本体１０に接着して凸起部２０を形成する（図９（ｃ））。
樹脂フィルム層２６に用いられる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのポリエステル樹脂フィルム；ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィン樹脂フィルム；ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の合成樹脂フィルム等が挙げられる。中でも、ガラス転移温度が１００℃以上のフィルムが、実装工程でリフロー、ハンダに耐えられるために好ましい。

≪撮像素子≫
本発明の撮像素子は、本発明である上述の撮像素子用蓋体１００と、該撮像素子用蓋体１００の凸起部２０が接着した撮像素子チップとを有するものである。
図１０に、本発明の撮像素子の一実施形態の断面図を示す。
図１０において、撮像素子２００は、蓋本体１０と凸起部２０からなる撮像素子用蓋体１００と撮像素子チップ５０とが、封止用接着剤３０で接着されることにより一体化し、かつリードピン４０とバンプ６０とマイクロレンズ７０を備えたものである。

＜撮像素子チップ＞
撮像素子チップ５０は、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等が、半導体チップ上に複数形成されたものである。
撮像素子チップ５０上には、マイクロレンズ７０がイメージセンサごとに設けられる。また、撮像素子チップ５０上には、バンプ６０が複数設けられ、該バンプ６０にリード
ピン４０の一端が電気的に接続されている。

（撮像素子用蓋体と撮像素子チップとの一体化）
撮像素子用蓋体１００と撮像素子チップ５０とは、封止用接着剤３０等で接着されることにより一体化したものとなる。
封止用接着剤３０としては、例えば、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
なお、上述のように、封止用接着剤３０は、予め撮像素子用蓋体１００の凸起部２０側に設けてもよい。

本発明の撮像素子用蓋体１００によれば、蓋本体１０と凸起部２０とを有することにより、撮像素子用蓋体１００と撮像素子チップ５０との間に所定の距離を設けることができる。これにより、撮像素子用蓋体１００に付着した異物の写り込みを防止することができる。
さらに、本発明の撮像素子２００によれば、撮像素子用蓋体１００と撮像素子チップ５０とが接着により一体化することにより、小型化に優れたものとなる。
よって、本発明により、小型化と、撮像素子用蓋体１００に付着した異物の写り込み防止とを両立させることができる撮像素子用蓋体１００、および当該撮像素子用蓋体１００を用いた撮像素子２００が提供される。

本発明の撮像素子用蓋体の一実施形態の斜視図である。 図２（ａ）は本発明の撮像素子用蓋体の一実施形態の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３（ａ）は光透過部だけからなる蓋本体の一実施形態の平面図、図３（ｂ）は光透過部と光透過部以外の部とからなる蓋本体の一実施形態の平面図である。 封止用接着剤が予め凸起部の先端部に設けられた撮像素子用蓋体の断面図である。 図５（ａ）は蓋本体に接着剤層を介して金属層が接着した積層体の断面図、図５（ｂ）は金属層と接着剤層から構成されている凸起部を有する撮像素子用蓋体の断面図である。 図６（ａ）は蓋本体に金属蒸着層とめっき層が形成した積層体の断面図、図６（ｂ）は金属蒸着層とめっき層から構成されている凸起部を有する撮像素子用蓋体の断面図である。 図７（ａ）は蓋本体に低融点ガラス層が形成した積層体の断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に対してサンドブラスト処理を行った後の断面図、図７（ｃ）は低融点ガラス層から構成されている凸起部を有する撮像素子用蓋体の断面図である。 樹脂から構成されている凸起部を有する撮像素子用蓋体の断面図である。 図９（ａ）は樹脂フィルム層と接着剤層の積層体の断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に対して打ち抜き処理を行った後の断面図、図９（ｃ）は樹脂フィルム層と接着剤層から構成されている凸起部を有する撮像素子用蓋体の断面図である。 本発明の撮像素子の一実施形態の断面図である。

符号の説明

１０ 蓋本体
１１ 光透過部
１２ 光透過部以外の部
２０ 凸起部
２１ 金属層
２２ 金属蒸着層
２３ めっき層
２４ 低融点ガラス層
２６ 樹脂フィルム層
２７ 接着剤層
２９ 先端部
３０ 封止用接着剤
４０ リードピン
５０ 撮像素子チップ
６０ バンプ
７０ マイクロレンズ
１００ 撮像素子用蓋体
２００ 撮像素子

Claims (2)

1. 撮像素子チップに取り付けられる撮像素子用蓋体において、光透過部が形成された蓋本体と、該蓋本体が前記撮像素子チップから離間するように該蓋本体から凸起し、前記撮像素子チップに接着される凸起部とを有することを特徴とする撮像素子用蓋体。
2. 請求項１記載の撮像素子用蓋体と、該撮像素子用蓋体の凸起部が接着した撮像素子チップとを有することを特徴とする撮像素子。

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