JP2010153512A - 電子素子モジュールおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子素子モジュールにおいて、大きな生産効率の低下がなく素子利用効率の向上を図る。
【解決手段】光を受光する電子素子としてイメージセンサ1を収容するパッケージ2の窓部のガラス板5の表面および裏面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部5aを設けて入射光の反射率を低減する反射防止部を設けている。この微細な凹凸部5aは、可視光の最短波長400nmの長さよりも短い寸法で,凹凸の周期を面方向に繰り返すように形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】光を受光する電子素子としてイメージセンサ1を収容するパッケージ2の窓部のガラス板5の表面および裏面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部5aを設けて入射光の反射率を低減する反射防止部を設けている。この微細な凹凸部5aは、可視光の最短波長400nmの長さよりも短い寸法で,凹凸の周期を面方向に繰り返すように形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された撮像装置、半導体レーザや発光ダイオード(LED)などの発光素子を用いた発光装置、フォトダイオードなどの受光素子を用いた受光装置、および、これらの発光素子および受光素子を用いた発光および受光装置などの電子素子モジュール、この電子素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラ(DSC)などのデジタルカメラや、車載用カメラおよび監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、これらのカメラを搭載したテレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置、PC、インターホンおよび携帯端末装置(PDA)、または、この電子素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子機器に関する。
この種の従来の電子素子モジュールとしての撮像装置は、撮像デバイスとして、CCD固体撮像素子やCMOS固体撮像素子などのイメージセンサを内部に保持している。
図13は、従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。
図13に示すように、従来の撮像装置100は、CCD固体撮像素子やCMOS固体撮像素子などのイメージセンサ101がプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのパッケージ102の内部中央に設置されている。金ワイヤーボンド103によって、イメージセンサ101の電極端子とパッケージ102に組み込まれたリード端子104とが電気的に接続されている。イメージセンサ101の上面が受光面であり、その受光面に対向する上方位置にガラス板105が位置している。ガラス板105は、接着剤106によりパッケージ102の外周上面に固定されて、イメージセンサ101が搭載された内部を密封している。このガラス板105は、イメージセンサ101の上面の受光面に対して、入射光を入れる窓部を形成している。この場合、ガラス板105は、両主面共に通常の光学的平坦面を有している。ここでは、図示はしていないが、ガラス板105として、赤外線カットフィルタを積層したガラス板を使う場合もある。
この場合、ガラス板105を光が透過する際に、各主面で反射が起きるため、ガラス板105の透過率は91〜92パーセント程度であり、イメージセンサ101が受ける入射光の強度は、ガラス板105により約8〜9パーセント程度減少する。これにより、撮像デバイスとしての感度は、本来のイメージセンサ101の感度に対して、感度が8〜9パーセント程度低下する。
これを解決するために、特許文献1に反射防止膜が施されたイメージセンサ用窓ガラスが提案されている。
図14は、特許文献1に開示されているイメージセンサ用窓ガラスを用いた場合の従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図14で、図13の構成部材と同様の作用効果を奏する部材には同一の部材番号を付して説明する。
図14に示すように、特許文献1に開示されているイメージセンサ用窓ガラスを用いた場合の従来の撮像装置100Aにおいて、イメージセンサ101の上面の受光面に対して、ガラス板105の両面に反射防止膜107を付加したガラス板108が、入射光を入れる窓部として用いられている。
特開平8−271704号公報
図14に示すように、特許文献1に開示されているイメージセンサ用窓ガラスを用いた場合の従来の撮像装置100Aにおいて、イメージセンサ101の上面の受光面に対して、ガラス板105の両面に反射防止膜107を付加したガラス板108が、入射光を入れる窓部として用いられている。
上記特許文献1に開示されている反射防止膜107を付加したガラス板108では、確かに、撮像デバイスの感度向上には有効であるが、撮像デバイスの製造工程において、反射光が弱すぎて、ガラス板108の所在の確認が難しく、その結果、その撮像デバイスの製造工程では、位置合わせに時間を要してしまい、生産効率が低下するという問題が生じていた。
しかも、反射防止層107をガラス板105の両面に数十層に積層する製造工程が別途必要とされ、しかも、この反射防止膜107の堆積は、高価なスパッタリング装置や蒸着装置を用いて行う必要も有り、ガラス板1枚当りの処理時間(工数)も長いため、高価な製造工程となっている。さらに、ガラス板105の両面に反射防止膜107を堆積するとなると、2回同じ工程を繰り返す必要が有り、非常に高価な製造工程となってしまう。
その反射防止層107の積層工程時に、真空装置内でガラス面へのダストの付着による歩留り低下も起きることにより、更なる高価な製造工程となってコスト高となり、実際には、特殊な用途を除いては普及していない。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、大きな生産効率の低下がなく素子利用効率の向上を図ることができる撮像装置などの電子素子モジュールおよび、この電子素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子機器を提供することを目的とする。
本発明の電子素子モジュールは、半導体素子で構成される電子素子を内包する窓付きのパッケージにおいて、窓部の少なくとも一主面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部を光の反射防止部として設けたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、本発明の電子素子モジュールは、光を受光または/および発光する電子素子を収容するパッケージの窓部の表面または/および裏面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部を設けて入射光または/および出射光の反射率を低減する反射防止部を設けたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける微細な凹凸部は、可視光の最短波長400nmの長さよりも短い寸法で凹凸を面方向に繰り返すように形成されている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける微細な凹凸部は、面方向の凹凸の周期が0nm〜800nmである。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける微細な凹凸部は、受光または/および発光の光の波長の長さよりも1/2の寸法で凹凸を面方向に繰り返すように形成されている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける微細な凹凸部は、面方向の凹凸の周期が0nm〜400nmである。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける凹凸部の深さは、前記面方向の凹凸の周期と同じである。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける窓部は、透明ガラスまたは透明プラスチックで構成されている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける窓部は、透明ガラス板または透明プラスチック板で構成され、前記微細な凹凸部が該透明ガラス板または該透明プラスチック板の表面および裏面の少なくともいずれかに直接設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける窓部の表面のうち、前記電子素子に入射する光または/および該電子素子から出射する光が該窓部の透過に影響しない表面領域のうちの少なくとも一部以外に前記微細な凹凸部を設けている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおいて、前記透明ガラスまたは前記透明ガラス板は、含有放射性同位元素からアルファ線を放出するアルファ線放出量が0〜0.05個/cm2/時間以下である。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおいて、前記透明ガラスまたは前記透明ガラス板、透明プラスチック板の少なくとも一平坦面に、前記光の波長の長さよりも微細な凹凸部が形成されたフィルムを設けている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子モジュールにおける電子素子は、被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子と、出射光を発生させる発光素子と、入射光を受光する受光素子と、出射光を発生させる発光素子および入射光を受光する受光素子とのうちのいずれかである。
本発明の電子機器は、本発明の上記電子素子モジュールの撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子機器は、本発明の上記電子素子モジュールの発光素子を発光部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子機器は、本発明の上記電子素子モジュールの発光素子および受光素子を情報記録再生部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
本発明においては、半導体素子で構成される電子素子を内包する窓付きのパッケージを有する電子素子モジュールにおいて、光を受光または/および発光する電子素子を収納するパッケージの窓部(光入出部)の表面または/および裏面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部を設けて入射光または/および出射光の反射率を低減するガラス板などの反射防止部を配設している。この反射防止部により、入射光または/および出射光の反射が防止されて電子素子の利用効率が向上する。
このように、電子素子モジュールの上方の窓部による光の透過ロスを軽減して、電子素子の利用効率の低下を防いで、内蔵する素子本来の性能を実現するとが可能となる。特に、コスト上昇を最小限に抑え、且つ製造が容易な電子素子が実現される。
以上により、本発明によれば、電子素子モジュールの上方の窓部による光の透過ロスを軽減して、従来のように別途高価な反射防止膜製造工程を設ける必要もなく、より低コストで、電子素子の利用効率の低下を防いで、内蔵する素子本来の性能を実現することができる。
以下に、本発明の電子素子モジュールの実施形態1〜3として撮像装置に適用した場合、本発明の電子素子モジュールの実施形態4として発光装置に適用した場合、この撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子機器の実施形態5について図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。
図1は、本発明の実施形態1に係る撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。
図1において、本発明の電子素子モジュールとしての本実施形態1の撮像装置10は、CCD固体撮像素子やCMOS固体撮像素子などのイメージセンサ1が中空型のプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのパッケージ2の内部に設置されている。金ワイヤーボンド3によって、イメージセンサ1の電極パッド(図示せず)とパッケージ2に組み込まれたリード端子4とが電気的に接続されている。イメージセンサ1の上面が受光面であり、その受光面に対向する上方位置に保護用(内部の結露防止を含む)のガラス板5が接着剤6により固定されて、イメージセンサ1が収容された内部を密封している。このガラス板5は、イメージセンサ1の上面の受光面に対して、入射光を入れる窓部を形成している。この場合、ガラス板5は、イメージセンサ1の受光面に対する窓部としての表裏両面全面に、入射光の反射防止用の微細な凹凸部5aを形成している。
本実施形態1では、ガラス板5は、板厚が0.5mmの低アルファガラスの表裏両面に微細な凹凸部5aを形成する。イメージセンサ1は可視光から赤外域までの感度を有するため、入射光の対象光の最短波長を400nmに設定し、最短波長の400nmよりも十分に短ければ、光から見ると凹凸ではなくフラットに見える。したがって、微細な凹凸部5aの水平方向(面方向)の周期は400nm〜800nm以下(要するに0nm〜800nm)であればよく、より好ましくは、その微細な凹凸部5aの水平方向(面方向)の周期が400nm〜800nmの1/2の200nm〜400nm以下(要するに0nm〜400nm)を目安とし、凹凸部5aの深さは200nm〜400nmnmを目安として、凹凸部5aの形状条件を選んでいる。この結果、凹凸部5aがない表面無処理では、9パーセント程度あった反射率が、片面で4パーセントづつ低減されて1パーセント程度に低減され、撮像デバイスの感度は約9パーセント程度向上した。
要するに、ガラス表面に可視光の波長(400nm〜800nm)から赤外域までの波長(400nm〜1000nm)よりも面方向に微細な凹凸部5a(製造上、深さ方向も面方向の周期と同等程度)を形成してやれば、微細な凹凸部5aによって反射防止特性を持たせることができる。このガラス板5の製造方法としては、ガラス表面に可視光の波長(400nm〜600nm)から赤外域までの波長(400nm〜1000nm)よりも面方向に微細な凹凸部5a(製造上、深さ方向も面方向の周期と同等程度)を形成するように、エッチング液の濃度を決定してエッチング処理を行う。
この他に、ガラス板5の凹凸部5aの製造方法として、例えば、特開昭57−166337号公報には、厚さ3mmのフロートガラス(または無アルカリガラス)を、0.5パーセント濃度の弗酸(HF)水溶液に5分間浸漬して表面の荒れを落とした後に水洗いし、摂氏35度の温度で1.25モル/リットルの濃度の珪弗化水素酸のシリカ過飽和水溶液に110分間浸漬してガラス板5の両表面に反射防止層として凹凸部5aを形成することが開示されている。
また、ガラス板5の凹凸部5aの製造方法として、例えば、特開昭63−248740公報には、ガラス板5の表面に、金属成分を添加したSi(OR)4のアルコール溶液をコーティングし、これを焼成してコーティング膜を形成し、このコーティング膜中の金属成分(金属添加物)をマスクとしてエッチング処理して微細な凹凸を持ったSiO2膜を形成することが開示されている。
一般に、反射防止膜の堆積は、前述したように、高価なスパッタリング装置や蒸着装置を用いて行う必要が有り、ガラス板1枚当りの処理時間も長いため、高価な製造工程となる。両面に反射防止膜を堆積するとなると、2回同じ工程を繰り返す必要が有り、非常に高価な工程となり、また、歩留りの低下も一層大きくなる。これに対して、ガラス表面に凹凸部5aを形成する反射防止処理法では、より安価で処理能力の高い塗布装置(エッチング処理をしない部分を覆うようにパターニングされるマスク材料を塗布)、ベーク炉(塗布されたマスク材料を焼成するためのオーブン)、ウエットエッチング装置(エッチング槽に基板を浸漬させるための装置)などを用いて凹凸形成処理を行うため、上記反射防止膜の堆積工程よりもコスト上昇は大きくない。
また、ガラス板5のガラス材料は、暗電流を抑制するために、アルファ線を放出する放射性同位元素の含有量がより少ないガラスを選択する必要があり、アルファ線放出量が0.05個/cm2/時間以下の低アルファガラスで有る必要がある。
以上により、本実施形態1によれば、光を受光する電子素子としてイメージセンサ1を内部に収容するパッケージ2の窓部を構成するガラス板5の表面および裏面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部5aを設けて入射光の反射率を低減する反射防止部を設けている。この微細な凹凸部5aは、可視光の最短波長400nmの長さよりも短い寸法などで、凹凸の周期を面方向に繰り返すように形成されている。これによって、電子素子モジュールとしての撮像装置10の上方の窓部による光の透過ロスを軽減して、従来のように別途高価な反射防止膜製造工程を設ける必要もなく、より低コストで、電子素子の利用効率の低下を防いで、内蔵する撮像素子本来の受光性能を実現することができる。
なお、本実施形態1では、ガラス窓として表面および裏面に微細な凹凸部5aを形成したガラス板5を用いたが、これに限らず、図2に示すように、ガラス窓としてガラス表面側のみに微細な凹凸部5aを形成したガラス板5Aを用いて撮像装置10Aを構成してもよいし、図3に示すように、ガラス窓としてガラス裏面側のみに微細な凹凸部5aを形成したガラス板5Bを用いて撮像装置10Bを構成してもよい。
なお、本実施形態1では、中空型のプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのリード端子タイプのパッケージ2に対して、ガラス表裏両面に微細な凹凸部5aを形成したガラス板5を、イメージセンサ1の受光面に対してガラス窓として用いる場合について説明したが、このようなリード端子タイプで中空型のパッケージ2に限らず、異なる形態のパッケージに対して、表裏両面に微細な凹凸部5aを形成したガラス板5や一方面にのみ微細な凹凸部5aを形成したガラス板5Aまたは5Bを設けてもよい。これらのどの様な組み合わせを用いるかは、ガラス板5のコストと撮像デバイスであるイメージセンサ1の性能とのトレードオフで決める。また、本実施形態1はガラス板5の反射防止構成(微細な凹凸部5a)に特徴が有り、イメージセンサ1を保持するパッケージ2の材質や構造には拠らないことは明らかである。
例えば、図4に示すように、撮像装置10Cは、CCD固体撮像素子やCMOS固体撮像素子などのイメージセンサ1が貫通基板12上に固定され、金ワイヤーボンド3によって、イメージセンサ1の電極パッド(図示せず)と貫通基板12の電極パッド(図示せず)とが電気的に接続されている。イメージセンサ1の上面が受光面であり、その受光面に対向する上方位置に、イメージセンサ1を覆うホルダ13の開口部(窓部)が設けられ、ホルダ13の開口部上を覆うようにガラス板5Cが接着剤6によりホルダ13の外周縁部に固定されて、イメージセンサ1が収容されたホルダ13の内部を密封している。このガラス板5Cは、イメージセンサ1の上面の受光面に対して、入射光を入れる窓部を形成している。この場合、ガラス板5は、イメージセンサ1の受光面に対する窓部としての表裏両面全面に、入射光の反射防止用の微細な凹凸部5aを形成している。なお、14は半田ボールである。
(実施形態2)
上記実施形態1では、ガラス板5の全面に凹凸部5aを設ける場合について説明したが、本実施形態2では、製造を容易とするために、ガラス板5の全面のうち、少なくとも、イメージセンサ1の受光面に対向する面に凹凸部5aを設ける場合について説明する。
上記実施形態1では、ガラス板5の全面に凹凸部5aを設ける場合について説明したが、本実施形態2では、製造を容易とするために、ガラス板5の全面のうち、少なくとも、イメージセンサ1の受光面に対向する面に凹凸部5aを設ける場合について説明する。
図5は、本発明の実施形態2に係る撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。
図5において、本発明の電子素子モジュールとしての本実施形態2の撮像装置10Dにおいて、製造を容易とするために、ガラス板5Dの全表面のうち、ガラス板の端部に相当する端縁領域に上記反射防止処理(微細な凹凸部5aの形成処理)を付さない領域を設けている。即ち、ガラス板5Dのガラス表面のうち、少なくとも、イメージセンサ1の受光面に対向するガラス表面にのみ、反射防止用の微細な凹凸部5aを設けている。
撮像デバイス用のガラス板5Dは、大判のガラス板に反射防止処理を付した後に、個片に切断し、その個片をピックアップして、パッケージ2上に自動で載せている。このピックアップ工程では、各個片の位置をピックアップ装置に正しく認識させないと、ガラス板5Dを正しくパッケージ2上に載せることができない。そこで、大判のガラス板に反射防止処理をする際に、パッケージ2との糊しろとなる境界部分だけ、反射防止処理(微細な凹凸部5aの形成処理)を付さないでおく。これにより、端縁部の糊しろ部分が反射光により明瞭に区別され、切断工程やピックアップ工程での位置決めが容易となって、大量生産が容易となる。
なお、本実施形態2では、ガラス基板の全表面のうち、ガラス板の一方端縁部(チップ1辺)に相当する端縁領域のみに上記反射防止処理を付さない領域を設けたが、これに限らず、ガラス板5Dの中央部の外周端縁部(チップ4辺)に相当する端縁領域に上記反射防止処理を付さない領域を設けてもよい。また、ガラス板5Dの中央部の隣接外周端縁部(チップ2辺または3辺)に相当する端縁領域に上記反射防止処理を付さない領域を設けてもよい。
(実施形態3)
上記実施形態1,2では、ガラス板の表面および裏面の少なくともいずれかに微細な凹凸部5aを形成して反射防止機能を持たせたが、これに限らず、この微細な凹凸部5aの代わりに、ガラス板の平坦な表面および裏面の少なくともいずれかに、微細な凹凸部を持つ樹脂フィルムを貼り付けてもよい。
上記実施形態1,2では、ガラス板の表面および裏面の少なくともいずれかに微細な凹凸部5aを形成して反射防止機能を持たせたが、これに限らず、この微細な凹凸部5aの代わりに、ガラス板の平坦な表面および裏面の少なくともいずれかに、微細な凹凸部を持つ樹脂フィルムを貼り付けてもよい。
図6は、本発明の実施形態3に係る撮像装置に用いるガラス板の要部構成例を示す縦断面図である。
図6に示すように、本発明の電子素子モジュールとしての本実施形態3の撮像装置(図2の20A)に用いるガラス板5Eは、図2のガラス板5Aのようにガラス表面に直接的に凹凸部5aを設けるのではなく、平坦なガラス板15の表面上に、表面に微細な凹凸部25aを設けた樹脂フィルム25を貼り付けて、入射光の反射率を低減した反射防止部材としてのガラス板を構成している。この樹脂フィルム25の表面の微細な凹凸部25aにより、入射光が反射防止されてイメージセンサ1の感度を向上させることができる。
樹脂フィルム25は、ガラスと略同等の透明度を持つアクリル樹脂などで構成され、樹脂成型時に、所定の安定した微細な凹凸部25aを形成することができる。
なお、本実施形態3では、ガラス窓として表面に微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25をガラス板15上に貼り付けて反射防止部材として用いたが、これに限らず、ガラス窓としてガラス表面および裏面側にそれぞれ、微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けた撮像装置(図1の20では、樹脂フィルム25をガラス板15の両面に設けている)を構成してもよいし、ガラス窓としてガラス裏面側のみに微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けた撮像装置(図3の20Bでは、樹脂フィルム25をガラス板15の裏面のみに設けている)を構成してもよい。
なお、本実施形態3では、図2の撮像装置20Aにおいて、中空型のプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのリード端子タイプのパッケージ2に対して、平坦なガラス表面に、入射光の反射防止用の微細な凹凸部5aに代えて、入射光の反射防止用の微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けて、イメージセンサ1の受光面に対向するガラス窓として用いる場合について説明したが、このようなリード端子タイプで中空型のパッケージ2に限らず、これと異なる形態のパッケージに対して、ガラス表裏両面に、微細な凹凸部5aに代えて、入射光の反射防止用の微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けたガラス板5Eや、一方面にのみ微細な凹凸部5aに代えて、入射光の反射防止用の微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けたガラス板を設けてもよい。どの様な組み合わせを用いるかは、樹脂フィルム25を貼り付けたガラス板のコストとイメージセンサ1の性能とのトレードオフで決める。また、本実施形態3はイメージセンサ1に対向するガラス板の反射防止構成(微細な凹凸部25a)に特徴が有り、イメージセンサ1を保持するパッケージ2の材質や構造には拠らないことが明らかである。
例えば図4に示すように、撮像装置20Cは、被写体を撮像するイメージセンサ1が貫通基板12上に固定され、金ワイヤーボンド3によって、イメージセンサ1の電極パッド(図示せず)と貫通基板12の電極パッド(図示せず)とが電気的に接続されている。イメージセンサ1の上面が受光面であり、その受光面に対向する上方位置に、イメージセンサ1を覆うホルダ13の開口部(窓部)が設けられ、ホルダ13の開口部上を覆うように、ガラス板5Cの代わりに、ガラス表裏両面に、微細な凹凸部5aに代えて、入射光の反射防止用の微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けたガラス板5Eが接着剤6によりホルダ13に固定されて、イメージセンサ1が収容されたホルダ13の内部を密封している。このガラス板5Eは、イメージセンサ1の上面の受光面に対して、出射光を出射する窓部を形成している。この場合、ガラス板5Eは、イメージセンサ1の受光面に対する窓部としての表裏両面全面に、出射光の反射防止用の微細な凹凸部25aを形成している。なお、14は半田ボールである。
なお、図5に示すように、上記実施形態2の撮像装置10Dの場合と同様に、製造を容易とするために、ガラス基板の表面のうち、ガラス板の端部に相当する端領域に上記反射防止処理を付さない領域を設けている。即ち、ガラス面のうち、少なくとも、イメージセンサ1の受光面に対向する面にのみ、反射防止用の微細な凹凸部5aに代えて、入射光の反射防止用の微細な凹凸部25aを形成した樹脂フィルム25を貼り付けたガラス板を設けている。
(実施形態4)
上記実施形態1〜3では、CCD固体撮像素子やCMOS固体撮像素子などのイメージセンサ1の受光面に対向するガラス板に反射防止用の微細な凹凸部5aを形成したが、本実施形態4では、出射光量をより確保するために、発光素子としての発光ダイオードや半導体レーザの発光面に対向する保護用のガラス板に反射防止用の微細な凹凸部5aを形成してもよい。
上記実施形態1〜3では、CCD固体撮像素子やCMOS固体撮像素子などのイメージセンサ1の受光面に対向するガラス板に反射防止用の微細な凹凸部5aを形成したが、本実施形態4では、出射光量をより確保するために、発光素子としての発光ダイオードや半導体レーザの発光面に対向する保護用のガラス板に反射防止用の微細な凹凸部5aを形成してもよい。
図7は、本発明の実施形態4に係る発光装置の要部構成例を示す縦断面図である。なお、図1の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。
図7において、本発明の電子素子モジュールとしての本実施形態4の発光装置50は、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子51が中空型のプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのパッケージ2の内部に設置されている。金ワイヤーボンド3によって、発光素子51の電極パッド(図示せず)とパッケージ2のリード端子4とが電気的に接続されている。発光素子51の上面が発光面であり、その発光面に対向する上方位置に保護用(内部の結露防止を含む)のガラス板5が接着剤6により固定されて、発光素子51が収容された内部を密封している。このガラス板5は、発光素子51の上面の発光面に対して、出射光を出射する窓部を形成している。この場合、ガラス板5は、発光素子51の発光面に対する窓部としての表裏両面全面に、前述したように、出射光の減衰を改善するために、出射光の反射防止用の微細な凹凸部5aを形成している。
なお、本実施形態4では、発光装置50に、ガラス窓として表面および裏面に微細な凹凸部5aを形成したガラス板5を用いたが、これに限らず、図8に示すように、ガラス窓としてガラス表面側のみに微細な凹凸部5aを形成したガラス板5Aを用いて発光装置50Aを構成してもよいし、図9に示すように、ガラス窓としてガラス裏面側のみに微細な凹凸部5aを形成したガラス板5Bを用いて撮像装置50Bを構成してもよい。
なお、本実施形態4では、中空型のプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのリード端子タイプのパッケージ2に対して、ガラス表裏両面に出射光の反射防止用の微細な凹凸部5aを形成したガラス板5を、発光素子51の発光面に対向したガラス窓として用いる場合について説明したが、このようなリード端子タイプで中空型のパッケージ2に限らず、これと異なる形態のパッケージに対して、表裏両面に微細な凹凸部5aを形成したガラス板5や一方面にのみ微細な凹凸部5aを形成したガラス板5Aまたは5Bを設けてもよい。どの様な組み合わせを用いるかは、ガラス板5のコストと発光デバイスである発光素子51の性能とのトレードオフで決める。また、本実施形態4はガラス板5の反射防止構成(微細な凹凸部5a)に特徴が有り、発光素子51を保持するパッケージ2の材質や構造には拠らないことが明らかである。
例えば図10に示すように、発光装置50Cは、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子51が貫通基板12上に固定され、金ワイヤーボンド3によって、発光素子51の電極パッド(図示せず)と貫通基板12の電極パッド(図示せず)とが電気的に接続されている。発光素子51の上面が発光面であり、その発光面に対向する上方位置に、発光素子51を覆うホルダ13の開口部(窓部)が設けられ、ホルダ13の開口部上を覆うようにガラス板5Cが接着剤6によりホルダ13に固定されて、発光素子51が収容されたホルダ13の内部を密封している。このガラス板5Cは、発光素子51の上面の発光面に対して、出射光を出射する窓部を形成している。この場合、ガラス板5は、発光素子51の発光面に対する窓部としての表裏両面全面に、出射光の反射防止用の微細な凹凸部5aを形成している。なお、14は半田ボールである。
なお、図11に示すように、上記実施形態2の撮像装置10Dの場合と同様に、製造を容易とするために、ガラス基板の表面のうち、ガラス板の端部に相当する端領域に上記反射防止処理を付さない領域を設けている。即ち、ガラス面のうち、少なくとも、発光素子51の発光面に対向する面にのみ、反射防止用の微細な凹凸部5aを設けている。
なお、図6に示す上記実施形態3の撮像装置(図2の20A)に用いるガラス板5Eの場合と同様に、図2のガラス板5Aのようにガラス表面に直接的に凹凸部5aを設けるのではなく、平坦なガラス板15の表面上に、表面に微細な凹凸部25aを設けた樹脂フィルム25を貼り付けて、発光素子51の発光面からの出射光の反射率を低減した反射防止部材としてのガラス板を構成してもよい。
なお、本実施形態4では、イメージセンサ1の代わりに、電子素子として、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子51を設けたが、フォトダイオードなどの受光素子であってもよく、この場合には、受光素子の受光面への入射光の反射率を低減した反射防止部材としてのガラス板に本発明の反射防止用の微細な凹凸部5aを設けてもよい。さらに、イメージセンサ1の代わりに、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子51および、フォトダイオードなどの受光素子を共に設けてもよく、この場合には、受光素子の受光面への入射光および発光素子51からの出射光の各反射率を共に低減した反射防止部材として、ガラス板に本発明の反射防止用の微細な凹凸部5aを設けてもよい。
なお、上記実施形態1〜4では、中空型のプラスチックパッケージまたはセラミックパッケージなどのパッケージ2の窓部に、反射防止用の微細な凹凸部5aを設けたガラス板を設けたが、このガラス板の代わりに透明プラスチック板であってもよいことは明らかである。この場合に、樹脂成型時に同時に、所定の安定した微細な凹凸部5aを形成することができる。また、中空型のパッケージ2に限らず、充填型のパッケージであってもよく、この場合には、充填型のパッケージの透明樹脂表面に、反射防止用の微細な凹凸部5aを設けて反射防止機能を持たせてもよい。
(実施形態5)
図12は、本発明の実施形態5として、本発明の実施形態1〜3の撮像装置を撮像部に用いた電子機器としての電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
図12は、本発明の実施形態5として、本発明の実施形態1〜3の撮像装置を撮像部に用いた電子機器としての電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
図12において、電子機器としての本実施形態2の電子情報機器90は、上記実施形態1〜3の撮像装置10,10A,10B,10C,10D、20,20A,20B,20Cおよび20Dのいずれかのイメージセンサ1からの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得、このカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部92と、このカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段93と、このカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段94と、このカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力手段95とを有している。なお、この電子情報機器90として、これに限らず、メモリ部92と、表示手段93と、通信手段94と、プリンタなどの画像出力手段95とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
この電子情報機器90としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置(PDA)などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
したがって、本実施形態5によれば、このカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力手段95により良好にプリントアウト(印刷)したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部92に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
なお、上記実施形態5の電子機器としての電子情報機器90に限らず、本発明の電子素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器であってもよい。この場合のピックアップ装置の光学素子としては、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子(例えばホログラム光学素子)である。また、ピックアップ装置の電子素子としては、出射光を発生させるための発光素子(例えば半導体レーザ素子またはレーザチップ)および入射光を受光するための受光素子(例えばフォトIC)を有している。
要するに、本発明の電子素子モジュールの撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子機器の他に、本発明の電子素子モジュールの発光素子を発光部に用いた電子機器であってもよく、本発明の電子素子モジュールの受光素子を受光部に用いた電子機器であってもよく、さらには、本発明の電子素子モジュールの発光素子および受光素子を情報記録再生部に用いた電子機器であってもよい。
以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜5を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜5に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜5の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された撮像装置、半導体レーザや発光ダイオード(LED)などの発光素子を用いた発光装置、フォトダイオードなどの受光素子を用いた受光装置、および、これらの発光素子および受光素子を用いた発光および受光装置などの電子素子モジュール、この電子素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラ(DSC)などのデジタルカメラや、車載用カメラおよび監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、これらのカメラを搭載したテレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置、PC、インターホンおよび携帯端末装置(PDA)、または、この電子素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器の分野において、電子素子モジュールの上方の窓部による光の透過ロスを軽減して、従来のように別途高価な反射防止膜製造工程を設ける必要もなく、より低コストで、電子素子の利用効率の低下を防いで、内蔵する素子本来の性能を実現することができる。
1 イメージセンサ
2 パッケージ
3 金ワイヤーボンド
4 リード端子(リードフレーム)
5,5A,5B,5C,5D,5E ガラス板(窓用ガラス板)
5a,25a 微細な凹凸部
6 接着剤
10,10A,10C,10D,20,20A,20C,20D 撮像装置
12 貫通基板
13 ホルダ(カバー)
14 半田ボール
25 樹脂フィルム
50,50A,50C,50D 発光装置
51 発光素子
90 電子情報機器
92 メモリ部
93 表示手段
94 通信手段
95 画像出力手段
2 パッケージ
3 金ワイヤーボンド
4 リード端子(リードフレーム)
5,5A,5B,5C,5D,5E ガラス板(窓用ガラス板)
5a,25a 微細な凹凸部
6 接着剤
10,10A,10C,10D,20,20A,20C,20D 撮像装置
12 貫通基板
13 ホルダ(カバー)
14 半田ボール
25 樹脂フィルム
50,50A,50C,50D 発光装置
51 発光素子
90 電子情報機器
92 メモリ部
93 表示手段
94 通信手段
95 画像出力手段
Claims (16)
- 半導体素子で構成される電子素子を内包する窓付きのパッケージにおいて、窓部の少なくとも一主面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部を光の反射防止部として設けた電子素子モジュール。
- 光を受光または/および発光する電子素子を収容するパッケージの窓部の表面または/および裏面に、光の波長の長さよりも微細な凹凸部を設けて入射光または/および出射光の反射率を低減する反射防止部を設けた電子素子モジュール。
- 前記微細な凹凸部は、可視光の最短波長400nmの長さよりも短い寸法で凹凸を面方向に繰り返すように形成されている請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記微細な凹凸部は、面方向の凹凸の周期が0nm〜800nmである請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記微細な凹凸部は、受光または/および発光の光の波長の長さよりも1/2の寸法で凹凸を面方向に繰り返すように形成されている請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記微細な凹凸部は、面方向の凹凸の周期が0nm〜400nmである請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記凹凸部の深さは、前記面方向の凹凸の周期と同じである請求項4または6に記載の電子素子モジュール。
- 前記窓部は、透明ガラスまたは透明プラスチックで構成されている請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記窓部は、透明ガラス板または透明プラスチック板で構成され、前記微細な凹凸部が該透明ガラス板または該透明プラスチック板の表面および裏面の少なくともいずれかに直接設けられている請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記窓部の表面のうち、前記電子素子に入射する光または/および該電子素子から出射する光が該窓部の透過に影響しない表面領域のうちの少なくとも一部以外に前記微細な凹凸部を設けている請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 前記透明ガラスまたは前記透明ガラス板は、含有放射性同位元素からアルファ線を放出するアルファ線放出量が0〜0.05個/cm2/時間以下である請求項8または9に記載の電子素子モジュール。
- 前記透明ガラスまたは前記透明ガラス板の少なくとも一平坦面に、前記光の波長の長さよりも微細な凹凸部が形成されたフィルムを設けた請求項8または9に記載の電子素子モジュール。
- 前記電子素子は、被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子と、出射光を発生させる発光素子と、入射光を受光する受光素子と、出射光を発生させる発光素子および入射光を受光する受光素子とのうちのいずれかである請求項1または2に記載の電子素子モジュール。
- 請求項13に記載の電子素子モジュールの撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子機器。
- 請求項13に記載の電子素子モジュールの発光素子を発光部に用いた電子機器。
- 請求項13に記載の電子素子モジュールの発光素子および受光素子を情報記録再生部に用いた電子機器。
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---|---|---|---|
JP2008328596A JP2010153512A (ja) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | 電子素子モジュールおよび電子機器 |
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-
2008
- 2008-12-24 JP JP2008328596A patent/JP2010153512A/ja not_active Withdrawn
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