JP2007235276A

JP2007235276A - 撮像デバイス

Info

Publication number: JP2007235276A
Application number: JP2006051368A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Miyagawa; 俊樹宮川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】撮像素子が位置する内部の空間に残存する水分が透過部材及び撮像素子に結露することを防ぐとともに、塵の前記撮像デバイスの内部の空間への侵入を抑えることのできる撮像デバイスを提供する。
【解決手段】基板上に実装された撮像素子と、該撮像素子を取り囲むように設けられた壁部材と、該壁部材上に設けた透明板部材とからなる撮像デバイスにおいて、前記壁部材は一部が二重に形成されて前記壁部材の延在方向に通気路を形成し、該通気路により、前記撮像素子を実装した空間と外部空間との間で通気可能となるよう構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像デバイスに関するものであり、詳しくは撮像素子が位置する空間に残存する水分が透明の板部材及び撮像素子に結露することを防ぐとともに、塵の前記空間への侵入を抑えることのできる通気孔を備えた撮像デバイスに関するものである。

ビデオカメラ、スキャナ等の撮像装置には、通常撮影対象物から発した光を撮像素子の受光平面に結像させ、その像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して電気信号に変換する撮像デバイスが設けられている。こういった光電変換を行う撮像素子には、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge coupled device）等が多く使用される。

図１０に従来の撮像デバイスの構成の一例として、従来の撮像デバイスの概略構成図の斜視図を示した。撮像デバイス２１は基板２３上に実装された撮像素子２２と、該撮像素子２２の少なくとも光電変換部分を覆う様に位置する透明の板部材２５と、該基板２３と該透明の板部材２５の間で該撮像素子２２を取り囲むようにして設けた壁部材２４と、から構成されている。透明の板部材２５は、撮像素子２２に結像する光束を実害なく透過させるとともに撮像素子２２を保護しており、壁部材２４は基板２３と透明の板部材２５を平行な位置関係とするとともに、撮像素子２２表面に塵等が付着しないように撮像素子２２の位置する空間を封止している。壁部材２４は例えば樹脂系の接着剤等で透明の板部材２５と接着されている。

前記撮像素子２２の位置する空間を密閉系とする場合、撮像素子を封止する際に前記樹脂系接着剤が硬化する際に発散する水分、大気中の水分などが密閉空間内に閉じ込められる。密閉空間に水分が閉じ込められた状態の撮像デバイスを使用した場合、外部の温度変化によって、板部材２５に水分が結露して板部材２５を曇らせたり、撮像素子２２に結露して撮像素子２２を故障させるという問題がある。さらに、該撮影デバイスを外部温度一定の条件下で使用した場合においても、撮像素子２２自体が駆動することで発熱し、空間内部の温度を変化させ、水分が結露してしまう可能性がある。

そのため、壁部材２４には通気孔２６を設け、空間内部に水分を密閉させないようにしている。
このように、空間内部に水分を密閉させない構成として、特許文献１には、中空構造のパッケージ内に素子を封入し、パッケージ封止部の一部を接着せずに通気性を持たせる構成が開示されている。
さらに、特許文献２には、素子を内装したパッケージに、中空部を外部と連通する通気孔を設けた構成が開示されている。
さらにまた、特許文献３には、素子が形成される半導体ウエハに空気貫通孔を設け、空気貫通孔における半導体ウエハの裏面側を塞ぐべく形成された絶縁体膜を含み、後工程にて該絶縁膜を破ることにより、空気貫通孔より空気取り入れが可能となる撮像素子パッケージが開示されている。

特開２００２−１２４５８９号公報特開２００３−１５２１２３号公報特開２００５−２８６０２８号公報

しかしながら、図１０に示した壁部材に通気孔を設ける方法では、通気孔を通して外部から微細な塵が進入してしまう可能性が高い。撮像デバイスの内部の空間に侵入した塵を除去することは非常に困難であり、また塵が付着してしまった画素は、塵付着以降は欠陥画素に等しいものとなってしまう。また、特許文献１及び２に開示されている方法においてもやはり、通気孔から塵が進入してしまう可能性が高い。また、特許文献３に開示されている方法においては、パッケージを製造する際、一旦絶縁膜で塞いだ空気貫通孔を後工程で破ることが必要であるため、製造の工程が複雑化し、よって製造コストが高くなるという問題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、撮像素子が位置する内部の空間に残存する水分が透過部材及び撮像素子に結露することを防ぐとともに、塵の前記撮像デバイスの内部の空間への侵入を抑えることのできる撮像デバイスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、
基板上に実装された撮像素子と、該撮像素子を取り囲むように設けられた壁部材と、該壁部材上に設けた透明板部材とからなる撮像デバイスにおいて、前記壁部材は一部が二重に形成されて前記壁部材の延在方向に通気路を形成し、該通気路により、前記撮像素子を実装した空間と外部空間との間で通気可能となるよう構成したことを特徴とする。

このように通気路を形成することによって撮像素子の位置する内部の空間と外部との通気が確保されるため、内部の空間に結露が生じることを防ぐことができる。また、壁部材の一部を二重としてその間の壁部材の延在方向に通気路を形成することで、外部から塵が侵入しにくくなるとともに、仮に通気路に塵が進入しても、通気路途中に付着し内部の空間まで達しない可能性が高い。
また、塵の進入をより確実に防ぐためには、通気路の長さは出来る限り長くし、通気路は出来る限り小さくすることが好ましい。

また、前記通気路に、折曲部若しくは湾曲部を設けることにより、仮に塵が通気路に進入した場合に、塵が通気路途中に付着し、撮像素子の位置する内部の空間まで到達しない可能性がさらに高くなる。

さらに、前記通気路に連続通気孔を有する部材を充填することで、さらに塵の侵入を防止することができる。

そして、前記透明板部材は、前記通気路における外部空間への開口部近傍を除いて前記壁部材に接着することで、撮像デバイスは非常に小さなものであるから、壁部材全体を接着した場合は通気路を接着剤で塞いでしまう可能性があるが、こういった事故を防ぐことができる。

さらにまた、前記壁部材断面の透明板部材側を円弧形状に形成することで、通気路がより狭くなり、更に細かい塵の侵入を防ぐことができる。また通気路近傍で前記壁部材と前記透明板部材を非接着とした場合に、前記壁部材と前記透明板部材の接触面積が小さくなるため、非接着部でより通気性がよくなる。

以上記載のごとく本発明によれば、通気路によって撮像素子の位置する内部の空間と外部との通気が確保されるため、内部の空間に結露が生じることを防ぐことができるとともに、通気路を通じて外部から塵が侵入しにくい構成となっている。
従って、撮像素子が位置する内部の空間に残存する水分が透過部材及び撮像素子に結露することを防ぐとともに、塵の前記撮像デバイスの内部の空間への侵入を抑えることのできる撮像デバイスを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１乃至図３は、本発明になる撮像デバイスの構成概略を説明するための図であり、図１（Ａ）は、本発明の基本構成を示す撮像デバイスの実施例１の概略構成図の斜視図である。撮像デバイス１は基板３上に実装された撮像素子２と、該撮像素子２の少なくとも光電変換部分を覆う様に位置する透明板部材５と、該基板３と該透明板部材５の間で該撮像素子２を取り囲むようにして設けた壁部材４と、から構成されている。透明板部材５は、撮像素子２に結像する光束を実害なく透過させるとともに撮像素子２を保護しており、壁部材４は撮像素子２表面に塵等が付着しないように撮像素子２の位置する空間を封止している。壁部材４は例えば樹脂系の接着剤等で透明板部材５と接着されている。そして、壁部材４の一部は二重に形成された部位７を有しており、その間の壁部材の延在方向に通気路６が形成されている。このように通気路を形成することによって撮像素子の位置する内部の空間と外部との通気が確保されるため、内部の空間に結露が生じることを防ぐことができる。また、壁部材の一部を二重としてその間の壁部材の延在方向に通気路を形成することで、外部から塵が侵入しにくくなるとともに、仮に通気路に塵が進入しても、通気路途中に付着し内部の空間まで達しない可能性が高い。

また、壁部材４の形状は、図１（Ａ）に示したように断面を四角形として二重に形成された部位７が離れていると通気性は高くなるが、塵は侵入しやすくなる。実際には、壁部材４は非常に小さい部品であるために四角形に加工することは難しく、多くの場合、山型となってしまう。図１（Ｂ）に図１（Ａ）におけるＺ部拡大図の一例を示した。この場合、壁部材４の二重に形成された部位７のそれぞれの山型の下端が一致しており、この時、壁部材４の二重に形成された部位７の山型の上部に隙間ができ、通気路６を確保することができる。また、図１（Ｃ）は図１（Ａ）におけるＺ部を拡大した別の一例で、壁部材４の二重に形成された部位７の山型の一部が共通化しているが、山型の共通部よりも上部に隙間ができ、通気路６を確保することができる。このように、壁部材４の二重に形成された部位７は、通気路６を確保することができれば、図１（Ａ）に示したように離れていても、また図１（Ｂ）に示したように接していても、図１（Ｃ）に示したように一部が共通化されていてもよい。また、図１（Ａ）よりも図１（Ｂ）、図１（Ｂ）よりも図１（Ｃ）に示した形状の方がより細かい塵の侵入を防ぐことができる。

図２（Ａ）は、本発明の基本構成を示す撮像デバイスの実施例２の概略構成図の斜視図である。この実施例２では、壁部材４の二重に形成された部位７を折り曲げ、通気路６に折曲部６Ｂが設けられている。その他の構成は図１（Ａ）と同じである。折曲部６Ｂは単数箇所でも複数箇所でもよく、折曲部６Ｂの代わりに湾曲部を設けてもよい。
また、壁部材４の形状は、実施例１と同じく山型になってしまうことが多い。図２（Ｂ）に図２（Ａ）におけるＺ部拡大図の一例を、また図２（Ｃ）に図２（Ａ）におけるＺ部拡大図の別の一例を示した。図２（Ｂ）においては、壁部材４の二重に形成された部位７の山型の下端が一致しており、図２（Ｃ）においては、山型の一部が共通化しているが、いずれも山型の上部に隙間ができ、通気路６を確保することができる。このように、壁部材４の二重に形成された部位７は、通気路６を確保することができれば、図２（Ａ）に示したように離れていても、また図２（Ｂ）に示したように接していても、図２（Ｃ）に示したように一部が共通化されていてもよい。

図３（Ａ）は、本発明の基本構成を示す撮像デバイスの実施例３の概略構成図の斜視図であり、前記図１（Ａ）に示した構成の撮像デバイスの通気路６に、連続通気孔を有する部材８を充填している。このことにより、塵が通気路を通して撮像素子が位置する内部の空間への侵入することが困難となる。なお、連続通気孔を有する部材８を充填する通気路６は前記図２に示した実施例２と同じように折曲部若しくは湾曲部を有していてもよい。
また、壁部材４の形状は、実施例１及び２と同じく山型になってしまうことが多い。図３（Ｂ）に図３（Ａ）におけるＺ部拡大図の一例を、また図３（Ｃ）に図３（Ａ）におけるＺ部拡大図の別の一例を示した。図３（Ｂ）においては、壁部材４の二重に形成された部位７それぞれの山型の下端が一致しており、図３（Ｃ）においては、山型の一部が共通化しているが、いずれも山型の上部に隙間ができ、通気路６を確保し、通気路６へ連続通気孔を有する部材８を充填することができる。このように、壁部材４の二重に形成された部位７は、通気路６を確保し、通気路６へ連続通気孔を有する部材８を充填することができれば、図３（Ａ）に示したように離れていても、また図３（Ｂ）に示したように接していても、図３（Ｃ）に示したように一部が共通化されていてもよい。

図４は、壁部材４の透明板部材５装着部分近傍の平面図である。図中３１で示した部分は接着剤を塗布する接着部３１であり、３２は接着剤を塗布しない非接着部３２である。本実施例４では、壁部材４の上部と透明板部材５を直接接着するのではなく、壁部材４の撮像素子２が位置する空間の外側に接着剤たまりを設け、該接着剤たまりによって壁部材４と透明板部材５を接着する場合の例である。すなわち、通気孔６近傍の一部を非接着部３２とし、残りの部分を接着部３１としている。接着部３１で、壁部材４と透明板部材５を例えば樹脂性接着剤を用いて接着し、非接着部３２では壁部材４と透明板部材５の間は接着していない。
通気路６は非常に小さなものであるが、通気路６近傍を非接着部３２とすることで、通気路６を接着剤で塞ぐことを防ぐとともに、非接着部にできる壁部材４と透明板部材５の間の僅かな隙間での通気も可能となり、通気性もよくなる。

このように図１乃至４で示される実施例１〜４にて概略構成図を用いて説明した撮像デバイスについて、図５〜９を参照して詳しく説明する。
図５は、本実施例に係る撮像デバイスの斜視図である。撮像デバイス１は、基板３上に実装された撮像素子２と、該撮像素子２の光電変換部分２Ｂを覆う様に位置する透明板部材であるガラス板５と、該基板３と該ガラス板５の間で該撮像素子２を取り囲むようにして設けた壁部材４と、から構成されている。
図６は、図５に示した撮像デバイス１のガラス板５近傍の上部平面図である。撮像素子２は上部からはガラス板５及び壁部材４に覆われた構成となっている。

図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。撮像素子２を実装した基板３の上部に該撮像素子２を取り囲むように壁部材４、さらに該壁部材４の上部にガラス板５が配置されている。撮像素子２は、前記基板３と、壁部材４と、ガラス板５によって構成された空間１０内に位置し、ガラス板５は、該撮像素子２の光電変換部分２Ｂを覆う様に位置している。
図８は、図６におけるＢ−Ｂ断面図である。壁部材４は二重とはしていない。また、壁部材４と板ガラス５の間に樹脂系接着剤Ｇを投入して固化させることで、壁部材４と板ガラス５を接着している。

図９は、図７におけるＣ部拡大図である。壁部材４の一部は二重に形成された部位７を有しており、その間の壁部材の延在方向に通気路６が形成されている。通気路６へは例えばスポンジのような連続通気孔を有する部材８を充填しても良い。空間１０内には、前記樹脂系接着剤Ｇが硬化する際に発散する水分、大気中の水分が存在しているが、通気路６を設けることによって、前記空間１０と外部との通気が可能となり、空間１０内の水分がガラス板５に結露してガラス板５を曇らせたり、撮像素子２に結露して撮像素子２を故障させることを防ぐことができる。
また、通気路６は、壁部材４の二重に形成された部位７の間の壁部材の延在方向に形成されているため、外部から通気路６を通して前記空間１０へ塵が侵入しにくい。また、ここに示した通気路６は図４の非接着部３２で示したように、壁部材１４と板ガラス１５の間は接着していない。そして、壁部材４の二重に形成された部位７は山型となっており、通気路６を確保するとともに、壁部材４とガラス板５の接触面積が小さくなるため、非接着部での通気性がさらによくなっている。

前記実施例４で示したように、壁部材４のガラス板５装着部分近傍の平面図は図４で示した構成とした。通気孔６近傍の一部を非接着部３２とし、残りの部分を接着部３１としている。接着部３１では、図８に断面図を示したように、壁部材４とガラス板５の間に樹脂系接着剤Ｇを投入して固化させることで、壁部材４とガラス板５を接着し、非接着部３２では、図９に断面図を示したように壁部材４とガラス板５の間は接着していない。これは、接着剤が通気路６を塞ぐことを防ぐためと、前記空間１０と外部との通気性をさらによくするためであり、大部分を接着部３１とすることで、壁部材４とガラス板５の接着は確実に行うことができ、通気孔６近傍の一部を非接着部３２とすることで、通気路６を接着剤Gで塞ぐことを防ぐとともに、壁部材４とガラス板５の間に僅かな隙間ができ、該隙間での通気が可能となるためである。なお、非接着部３２は空気の流通のある通気孔６近傍に設けることが、非接着部３２での通気が効率的に行われるため好適である。

本発明によれば、撮像素子の位置する空間に製造過程で残存した水分による結露を、該空間に塵が侵入することなく防ぐことができ、画像に欠陥を生じない撮像デバイスを提供することができる。

図１（Ａ）は本発明の基本構成を示す撮像デバイスの実施例１の概略構成図の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＺ部拡大図の一例であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）におけるＺ部拡大図の別の一例である。図２（Ａ）は本発明の基本構成を示す撮像デバイスの実施例２の概略構成図の斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＺ部拡大図の一例であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）におけるＺ部拡大図の別の一例である。図３（Ａ）は本発明の基本構成を示す撮像デバイスの実施例３の概略構成図の斜視図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＺ部拡大図の一例であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）におけるＺ部拡大図の別の一例である。壁部材の透明板部材装着部分近傍の平面図である。本実施例に係る撮像デバイスの斜視図である。図５に示した撮像デバイス１のガラス板５近傍の上部平面図である。図６におけるＡ−Ａ断面図である。図６におけるＢ−Ｂ断面図である。図７におけるＣ部拡大図である。従来の撮像デバイスの概略構成図の斜視図である。

符号の説明

１撮像デバイス
２撮像素子
３基板
４壁部材
５板部材（板ガラス）
６通気路
６Ｂ屈曲部
７二重に形成された部位
８連続通気孔を有する部材
１０内部空間

Claims

基板上に実装された撮像素子と、該撮像素子を取り囲むように設けられた壁部材と、該壁部材上に設けた透明板部材とからなる撮像デバイスにおいて、
前記壁部材は一部が二重に形成されて前記壁部材の延在方向に通気路を形成し、該通気路により、前記撮像素子を実装した空間と外部空間との間で通気可能となるよう構成したことを特徴とする撮像デバイス。
前記通気路が、折曲部若しくは湾曲部を有することを特徴とする請求項１に記載した撮像デバイス。
前記通気路に、連続通気孔を有する部材を充填したことを特徴とする請求項１または２に記載した撮像デバイス。
前記透明板部材は、前記通気路における外部空間への開口部近傍を除いて前記壁部材に接着してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した撮像デバイス。
前記壁部材断面の透明板部材側を円弧形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した撮像デバイス。