JP2011176674A - 撮像素子パッケージおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱膨張係数の違いからケーシングや光学ローパスフィルタ構成部材に生じる反りを軽減することができる固体撮像素子パッケージを提供する。
【解決手段】 開口部を有し、撮像素子を保持する筐体と、前記開口部を塞ぐための光学ローパスフィルタ構成部材と、前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを点接触させる点接触部材とを備え、前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを前記点接触部材で点接触させた状態で、前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを接着剤で貼り合わせて、撮像素子パッケージを構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像素子パッケージおよび撮像装置に関する。

従来、固体撮像素子パッケージとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。このパッケージは、ケーシングの凹部の底面に固体撮像素子が埋め込まれ、固体撮像素子を囲む凹部の周縁に設けられた段部にカバーガラスが嵌め込まれて、接着剤によって接着されている。カバーガラスの固体撮像素子側の面には、２枚のリチウムナイオベート板が貼合わされて構成される光学ローパスフィルタが貼付されている。

特開２００１−２５７９４５号公報

しかしながら、上記従来の固体撮像素子パッケージは、ケーシングにカバーガラスを貼り付けているため、お互いの熱膨張係数の違いからケーシングやカバーガラスに反りが生じるおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
開口部を有し、撮像素子を保持する筐体と、
前記開口部を塞ぐための光学ローパスフィルタ構成部材と、
前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを点接触させる点接触部材とを備え、
前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを前記点接触部材で点接触させた状態で、前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを接着剤で貼り合わせて、
撮像素子パッケージを構成した。

また、本発明は、開口部を有し、撮像素子を保持する筐体と、
水晶で構成され、前記開口部を塞ぐ光学ローパスフィルタ構成部材とを備えて、
撮像素子パッケージを構成した。

本発明によれば、ケーシングや光学ローパスフィルタ構成部材に生じる反りを軽減することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態による固体撮像素子パッケージの平面図、（ｂ）はその横断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例による固体撮像素子パッケージの平面図、（ｂ）はその横断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態による固体撮像素子パッケージの横断面図、（ｂ）は（ａ）に示す固体撮像素子パッケージを構成する光学ローパスフィルタを底面側から見た図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態の変形例による固体撮像素子パッケージの横断面図、（ｂ）は（ａ）に示す固体撮像素子パッケージを構成する光学ローパスフィルタを底面側から見た図である。

本発明の第１の実施形態について説明する。

図１（ａ）は、第１の実施形態によるセンサパッケージ１を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のIb−Ib線に沿って破断したセンサパッケージ１の横断面図である。

センサパッケージ１は、固体撮像素子２、ケーシング３、光学ローパスフィルタ構成部材４、点接触部材５ａ、および接着剤６を備えて構成されている。固体撮像素子２はＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどからなり、腐食を防止するためにアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが封入された、または真空にされたセンサパッケージ１内に収容されている。ケーシング３は、セラミックまたは樹脂からなり、固体撮像素子２を収容する底面の周縁に隆起した段部３ａが形成されている。光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）は、多重像を作って、空間周波数の高い領域の細かい縞模様を固体撮像素子２の画素間隔レベルでボカす機能を有する。光学ローパスフィルタ構成部材４は、この光学ローパスフィルタの一部を構成し、例えば０．２ｍｍから１．５ｍｍの厚さを有する板状の水晶複屈折板または赤外光吸収ガラスであり、ケーシング３の段部３ａに囲まれて形成されるケーシング３の開口部を塞いでいる。

点接触部材５ａは、所定高さｈ１を有する三角錐状をしており、ケーシング３の段部３ａの上面３ｂにケーシング３と一体に成形されている。点接触部材５ａは、点接触部材５ａの尖った先端（三角錐の頂点）と光学ローパスフィルタ構成部材４が段部３ａの上面３ｂに対向する対向面４ａとが点接触することで、ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４とを４箇所で点接触させている。ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４とは、点接触部材５ａによって上面３ｂと対向面４ａとの間に生じた所定高さｈ１の隙間に接着剤６が充填されて、接着されている。接着剤６は、センサパッケージ１内に水分などが侵入しないように耐候性を有すると共に、ケーシング３および光学ローパスフィルタ構成部材４間で応力が伝わりづらいように硬化後の粘度が高すぎないものが望ましい。接着剤６は、ケーシング３の熱膨張係数と光学ローパスフィルタ構成部材４の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有するもの、望ましくはそれらの中間または中間に近いものが用いられる。点接触部材５ａの所定高さｈ１は、接着剤６による接着層が薄すぎるとケーシング３および光学ローパスフィルタ構成部材４の熱膨張の影響をお互いに与え易く、接着剤６による接着層が厚すぎると水分などがセンサパッケージ１内に入り易くなって耐候性に問題が生じるため、０．０１ｍｍから２．０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。

第１の実施形態によれば、ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４とは、光学ローパスフィルタ構成部材４の対向面４ａにおいて、ケージング３の上面３ｂに設けられた三角錐状の点接触部材５ａの尖った先端と点接触しているので、ケーシング３に生じる熱膨張、熱収縮は光学ローパスフィルタ構成部材４に伝わり難くなる。同様に、光学ローパスフィルタ構成部材４に生じる熱膨張および熱収縮はケーシング３に伝わり難くなる。

ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４とは、点接触部材５ａによってケーシング３の段部３ａの上面３ｂとこれに対向する光学ローパスフィルタ構成部材４の対向面４ａとの間に形成される所定高さｈ１の隙間に接着剤６が充填されて接着され、ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４との間に所定高さｈ１の接着剤６による接着層が形成される。接着剤６の熱膨張係数は、ケーシング３の熱膨張係数と光学ローパスフィルタ構成部材４の熱膨張係数との間の値を有するため、この接着層により、ケーシング３の熱膨張および熱収縮によって生じる応力は接着層に吸収されて光学ローパスフィルタ構成部材４に伝わり難くなる。同様に、光学ローパスフィルタ構成部材４の熱膨張および熱収縮によって生じる応力は接着層に吸収されてケーシング３に伝わり難くなる。この結果、お互いの熱膨張係数の違いからケーシング３や光学ローパスフィルタ構成部材４に反りが生じ難くなる。

なお、本実施形態は、以下のように変形することもできる。点接触部材５ａをケーシング３に一体に成形した場合について説明したが、例えば、ケーシング３の段部３ａの上面３ｂに金属製等の自発光しない点接触部材５を埋め込むように構成してもよい。

三角錐状をした点接触部材５ａの尖った先端を光学ローパスフィルタ構成部材４の対向面４ａと点接触させた場合について説明したが、例えば、点接触部材５ａの尖った先端をケーシング３の段部３ａの上面３ｂと点接触させる構成にしてもよい。

点接触部材５ａの形状を三角錐状とした場合について説明したが、例えば、点接触部材５ａの形状を半球体状とすることで、ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４とが点接触するようにしてもよい。

点接触部材５ａの形状を三角錐状にした場合について説明したが、例えば、点接触部材５ａの形状を図２に示すような球体状にしてもよい。

図２（ａ）は、上述した第１の実施形態の変形例によるセンサパッケージ１０の平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のIIb−IIb線に沿って破断したセンサパッケージ１０の横断面図である。なお、同図において図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

点接触部材５ｂは、同図に示すように球体状をし、ケーシング３の上面３ｂと光学ローパスフィルタ構成部材４の対向面４ａとの間に設けられ、点接触部材５ｂの球状表面が上面３ｂおよび対向面４ａとに点接触している。点接触部材５ｂは、例えばセラミックや樹脂、金属などの自発光しない材質からなり、接着剤６の熱膨張係数と同じ若しくはそれ以下の値のものが用いられる。点接触部材５ｂは、予め接着剤６に混ぜられてその接着剤６がケーシング３の上面３ｂに塗られることにより、または、ケーシング３の上面３ｂに置かれて接着剤６が塗られることにより、ケーシング３の上面３ｂと光学ローパスフィルタ構成部材４の対向面４ａとの間に設けられる。

図２に示した変形例によるセンサパッケージ１０によれば、ケーシング３と光学ローパスフィルタ構成部材４とは、ケーシング３の上面３ｂおよびこれに対向する光学ローパスフィルタ４の対向面４ａの２面において、球体状をした点接触部材５ｂの球状表面と点接触させられる。このため、ケーシング３に生じる熱膨張、熱収縮は、光学ローパスフィルタ構成部材４に伝わり難くなる。同様に、光学ローパスフィルタ構成部材４に生じる熱膨張、熱収縮は、ケージング３に伝わり難くなる。

図１では点接触部材５ａを４箇所以上配置し、図２では点接触部材５ｂを４箇所以上配置した場合について説明したが、例えば、ケーシング３の上面３ｂ上において二等辺三角形の各頂点に位置するように点接触部材５ａまたは５ｂを３箇所に離して配置する構成にしてもよい。この構成によっても、ケーシング３の上面３ｂ上に光学ローパスフィルタ構成部材４を傾くことなく水平に保持することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。

図３（ａ）は、第２の実施形態によるセンサパッケージ２０の横断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すセンサパッケージ２０を構成する光学ローパスフィルタを底面側から見た図である。なお、同図において図１と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

センサパッケージ２０は、ケーシング３の段部３ａに囲まれて形成されるケーシング３の開口部が光学ローパスフィルタを構成する水晶複屈折板４０によって塞がれている。水晶複屈折板４０の固体撮像素子２収容側の面には赤外光吸収ガラス４１が設けられており、赤外光吸収ガラス４１はケーシング３内に収容されている。固体撮像素子２および赤外光吸収ガラス４１が収容されているケーシング３内は、腐食を防止するためにＡｒなどの不活性ガスが封入されている、または真空にされている。

このような第２の実施形態によれば、ケーシング３の開口部は光学ローパスフィルタを構成する水晶複屈折板４０で塞がれる。光学ローパスフィルタを構成する複屈折板として水晶またはリチウムナイオベートを用いる場合、水晶の厚みをリチウムナイオベートの厚みの約７倍とすることで、複屈折板の機能として同様の特性を得ることができる。リチウムナイオベートを複屈折板として用いる場合、その厚みの薄さから、カバーガラスに貼り付けてケーシング３の開口部を塞ぐことになるので、センサパッケージ２０の厚みが厚くなってしまう。これに対して、ケーシング３の開口部を塞ぐ部材として厚さを確保できる水晶複屈折板４０を用いることで、ケーシング３の開口部を塞ぐ部材の反りを軽減することができる。

第２の実施形態によれば、赤外光吸収ガラス４１が、水晶複屈折板４０の固体撮像素子２収容側の一面に設けられてケーシング３内に収容されるため、センサパッケージ２０の厚みがより抑えられる。

なお、上記第２の実施形態では、光学ローパスフィルタを１枚の水晶複屈折板４０のみで構成した場合について説明したが、例えば、図４に示すように変形にしてもよい。

図４（ａ）は、第２の実施形態の変形例によるセンサパッケージ３０の横断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すセンサパッケージ３０を構成する光学ローパスフィルタを底面側から見た図である。なお、同図において図３と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

この変形例によるセンサパッケージ３０において、光学ローパスフィルタは、２枚の水晶複屈折板４０ａ、４０ｂと、赤外光吸収ガラス４１と、水晶波長板４２とから構成されている。光学ローパスフィルタは、水晶複屈折板４０ａに、赤外光吸収ガラス４１、水晶波長板４２、水晶複屈折板４０ｂが順に積層されている。このような第２の実施形態の変形例によるセンサパケージ３０によっても、赤外光吸収ガラス４１、水晶波長板４２および水晶複屈折板４０ｂがケーシング３内に収容されるため、上記第２の実施形態と同様にセンサパッケージ３０の厚みが抑えられる。

なお、上述した第１の実施形態およびその変形例、第２の実施形態およびその変形例のいずれの固体撮像素子パッケージであってもカメラモジュールとしてカメラに搭載することも当然可能である。これによれば、固体撮像素子パッケージを構成するケージングや光学ローパスフィルタ構成部材に生じる反りを軽減することができるので、カメラとして光学的な問題が生じ難くなる。

１，１０，２０，３０…センサパッケージ
２…固体撮像素子
３…ケーシング
３ａ…段部
３ｂ…上面
４…光学ローパスフィルタ構成部材
４ａ…対向面
５ａ，５ｂ…点接触部材
６…接着剤
４０，４０ａ，４０ｂ…水晶複屈折板
４１…赤外光吸収ガラス
４２…水晶波長板

Claims (7)

1. 開口部を有し、撮像素子を保持する筐体と、
   前記開口部を塞ぐための光学ローパスフィルタ構成部材と、
   前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを点接触させる点接触部材とを備え、
   前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを前記点接触部材で点接触させた状態で、前記筐体と前記光学ローパスフィルタ構成部材とを接着剤で貼り合わせたこと
   を特徴とする撮像素子パッケージ。
2. 請求項１に記載の撮像素子パッケージにおいて、
   前記接着剤の熱膨張係数は、前記筐体の熱膨張係数と前記光学ローパスフィルタ構成部材の熱膨張係数との間であること
   を特徴とする撮像素子パッケージ。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像素子パッケージにおいて、
   前記点接触部材の形状は三角錐であり、
   前記三角錐の頂点のうち１つが前記筐体または前記光学ローパスフィルタ構成部材に対して点接触すること
   を特徴とする撮像素子パッケージ。
4. 請求項１または請求項２に記載の撮像素子パッケージにおいて、
   前記点接触部材の形状は球状であり、
   前記点接触部材の球面が前記筐体または前記光学ローパスフィルタ構成部材に対して点接触すること
   を特徴とする撮像素子パッケージ。
5. 開口部を有し、撮像素子を保持する筐体と、
   水晶で構成され、前記開口部を塞ぐ光学ローパスフィルタ構成部材とを備えること
   を特徴とする撮像素子パッケージ。
6. 請求項５に記載の撮像素子パッケージにおいて、
   前記光学ローパスフィルタ構成部材は、前記光学ローパスフィルタに積層された赤外光吸収部材が前記筐体内に収容されるように配置されていること
   を特徴とする撮像素子パッケージ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像素子パッケージを備える撮像装置。

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