JP2015216142A - 容器の製造方法、容器用の部材、容器、固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止に伴う容器内部の圧力の上昇が緩和された容器の製造方法を提供すること。【解決手段】底部および前記底部の上の空間を囲む枠部を有し、前記枠部の上面に位置する第１の開口部と前記空間に面する第２の開口部とを連通させる穴が設けられた部材と、前記空間を封止するための蓋体とを準備する第１工程と、前記上面において前記第１の開口部よりも前記上面の内縁側に接着材を配置し、前記蓋体を前記接着材を介して前記上面に対向させる第２工程と、前記蓋体を前記枠部に相対的に押圧しながら前記接着材を押し広げて前記接着材により前記第１の開口部を閉塞する第３工程とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、容器の製造方法、容器用の部材、容器に関する。また、前記容器内に固体撮像素子を封入した固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置を使用したコンパクトデジタルカメラ、一眼レフデジタルカメラ、ビデオカメラや携帯電話等が普及している。一般に固体撮像装置の製造は、固体撮像素子が形成された半導体基板をセラミック等からなるパッケージに搭載して、ボンディングワイヤ等を用いて半導体基板とパッケージ基板の電極とを電気的に接続する。その後、半導体基板を封止するように、透明なガラスや水晶等で形成された蓋体をパッケージ基板の上面に樹脂接着して気密構造を実現している。

このような気密構造とするために、製造工程において蓋体を樹脂によってパッケージ基板の上面に接着する際に、樹脂を押し潰す過程が必要となる。その場合、パッケージの内部空間の圧力が上昇してしまう為、接着後に蓋体が剥離したり、接着時に圧力により樹脂が押し流されて気密構造にできなくなるという課題があった。

これに対して、特許文献１では、蓋体を接合する前に、パッケージに貫通穴を形成しておき、蓋体を接合した後に、パッケージの貫通穴を塞ぐ方法が提案されている。また、特許文献２では、中空構造のパッケージ内に半導体素子が封入され、パッケージの一部が通気性を有する構造が提案されている。

特開２０００-１５０８４４号公報 特開２００２-１２４５８９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の封止方法では、容器に蓋体を貼り合わせた後に、貫通穴を塞ぐ追加の工程が必要になり、製造にかかる工数の増加を招いた。また、貫通穴を塞ぐための追加の部材が必要となってコストが増加してしまう。また、特許文献２に記載の封止方法では、通気性を有する構造となるためにそもそも気密封止ができない。したがって、使用環境中の湿度や腐食性ガス、異物等がパッケージの内部空間に侵入することを防ぐことができない。本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、封止に伴う容器内部の圧力の上昇が緩和された容器の製造方法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、本発明の容器の製造方法は、底部および前記底部の上の空間を囲む枠部を有し、前記枠部の上面に位置する第１の開口部と前記空間に面する第２の開口部とを連通させる穴が設けられた部材と、前記空間を封止するための蓋体とを準備する第１工程と、前記上面において前記第１の開口部よりも前記上面の内縁側に接着材を配置し、前記蓋体を前記接着材を介して前記上面に対向させる第２工程と、前記蓋体を前記枠部に相対的に押圧しながら前記接着材を押し広げて前記接着材により前記第１の開口部を閉塞する第３工程とを有することを特徴とする。

また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、上記容器を製造する際に、前記第２工程の前に前記固体撮像素子を前記部材の前記底部に搭載し、前記第２工程で蓋体を前記空間を介して前記固体撮像素子の受光面に対向させることを特徴とする。

さらに、本発明の容器用の部材は、底部と、前記底部の上の空間を囲む枠部とを有し、前記枠部の上面には第１の開口部が設けられ、前記枠部に囲まれた空間に面する第２の開口部が設けられ、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する穴が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の容器は、上記構成の容器用部材の上面において、第１の開口部よりも前記上面の内縁側に接着材が配置され、蓋体が前記接着材により接着されかつ前記接着材により穴が閉塞されていることを特徴とする。

また、本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が上記容器に収容され、蓋体が可視光に対して透明であることを特徴とする。

本願発明によれば、封止に伴う容器内部の圧力の上昇が緩和された容器の製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る容器の上面図及び断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る容器の製造方法を示す図である。 本発明の穴の開口部の位置を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す図である。 本発明の第３の実施形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態に係る容器及び容器の製造方法について図１及び２により説明する。容器は、底部１、枠部２を含む容器用の部材３を有する。底部１は底面１ａを有し、枠部２は底面１ａと反対側の空間１０を囲んでいる。枠部２は空間１０側に、底面１ａと非平行な側面２aを有している。枠部２は底部１の底面１ａと反対側に、底面１ａと平行な上面２ｂを有している。側面２aと上面２ｂの境界が上面２ｂの内縁２ｃである。部材３の凹状の空間１０を覆うように蓋体６が部材３の枠部の上面２ｂに樹脂５により接着されている。本実施形態では、部材３の凹状の空間１０が蓋体６で覆われて内部空間を形成している。以下、固体撮像素子７が実装されているものを例に説明するが、空間１０に収容される物は固体撮像素子に限らず、その他の半導体素子や受動素子等の電子デバイスでもよいし、食品や美術品でもよい。枠部２には空間１０と枠部２の上面２ｂとを連通する穴４が形成されており、この穴４は空間１０へ面するように枠部２の側面２aに設けられた開口部４ａと枠部の上面２ｂへの開口部４ｂとを有している。穴４の開口部４ｂは、部材３の上面２ｂに蓋体６を接着するときに、接着材としての樹脂５が力によって潰されて、押し広げられるために、樹脂５により閉塞される。

図２を用いて本発明に係る容器の製造方法を説明する。図２（ａ）に示すように、底部１と枠部２とを有する部材３には、上面２ｂと枠部２が囲む空間１０とを連通させる穴４が設けられている。穴４は空気の通り道として機能する。穴４は空間１０への開口部４ａと上面２ｂへの開口部４ｂを有している。穴４により部材３の空間１０と上面２ｂとの間の通気性が確保されている。図２（ｂ）は、本発明の製造工程のうち、接着材としての樹脂５を上面２ｂに塗布して配置する例を示している。穴４の上面２ｂの開口部４ｂよりも空間１０側の内縁２ｃ側に樹脂５が位置するように、樹脂５を配置する。図２（ｂ）では上面２ｂに樹脂５を配置しているが、上面２ｂと接着される蓋体６の表面６ｂに配置しても構わない。

図２（ｃ）〜（ｅ）は、本発明の製造工程のうち、蓋体と部材３とを接着する工程を示している。まず、樹脂５を介して、上面２ｂと蓋体６の表面６ｂが対向して配置される。次に、蓋体６と部材３との間に相対的に押圧力を印加して樹脂５を押し潰すことで、部材３と蓋体６とを接着する。この時、蓋体６と樹脂５が接触し、力が加わってから、樹脂５が押し潰される過程において、蓋体６により封止がされて空間１０の圧力が上昇しようとする。しかし、穴４が設けられていることにより、空間１０の空気を逃がすことできるので空間１０の圧力の上昇を防ぎながら樹脂５を押し潰すことができる。

図２（ｆ）に示すように、蓋体６と部材３の間にさらに力を印加して樹脂５を押し広げることで、穴４の上面２ｂの開口部４ｂを樹脂５で閉塞することができる。穴４が閉塞されるまでは、穴４により通気が行われるために、空間１０を蓋体６で覆って封止するときの空間１０の内部の圧力の上昇はほとんどない。したがって、空間１０の内部の圧力上昇により蓋体６が剥離してしまったり樹脂５が空間１０の内部からの空気圧で押し流されて気密構造が実現できなくなることはなくなる。なお、樹脂５は押し広げられて穴４の中に入り込み穴４を閉塞するが、そのことによる影響もほとんどない。

接着材としての樹脂５は、普通に硬化するものでよいが、図２（ｇ）には、硬化装置１１を使って樹脂５を硬化する例を示す。固体撮像素子を容器に収容する場合では蓋体６は可視光や紫外光に対して透明な部材で形成されているので、接着材として使う樹脂５に光硬化性樹脂を使用することができる。その場合は、硬化装置１１から光を照射して樹脂５を硬化させる。また光と熱を併用して硬化させるタイプの樹脂も使用でき、その場合は硬化させるのに光の照射と加熱とを使用する。更に、蓋体６の透明性を問わないのであれば、熱硬化性樹脂の使用も可能であり、その場合は硬化装置１１には加熱装置を使用する。なお、穴４は樹脂５を押し潰す工程において圧力上昇を防ぐことが可能であれば、穴の位置や個数に制限は無い。部材３を蓋体６に相対的に押圧するときに、両者の間に介在する樹脂５が押し広げられて穴４の開口部４ｂが閉塞されればよい。

図３に本実施形態における穴４の上面２ｂに設けた開口部４ｂの配置例を示す。なお、図３では部材３が四辺形状である例を用いて説明するが、特に四辺形状に限定されるものではない。図３（ａ）には枠部２の各辺に分散して開口部４ｂを配置した例を示す。このように開口部４ｂを配置することで特定の穴に空気の流れが集中することなく安定して圧力を逃がすことが可能となる。図３（ｂ）には枠部２の各辺の中央部と各辺の両端部との間に開口部４ｂを配置した例を示す。容器が封止された後に何等かの加熱工程が設けられていたり、容器の周囲での環境変化により、容器に温度変化が生じる場合がある。その場合、温度が上昇することで空間１０の内部の圧力が上昇し、辺の中央にあたる部位８に応力が集中して剥離を生じる場合がある。また、使用している蓋体と容器用の部材３の材質が異なり、材質の線膨張係数に差があると、温度変化によりコーナー部位９に応力が集中して剥離を生じる場合がある。このように応力が集中しやすい部位８及びコーナー部位９を避けた位置に開口部４ｂを設けておけば、剥離が生じても、開口部４ｂからの容器の気密性の喪失を防ぐことができる。したがって、図３（ｂ）に示すように辺の中央部とコーナーを避けた位置に穴４を設けておくことがよい。図３では開口部４ｂを４辺ともに配置しているが、長辺のみ、短辺のみに配置してもよい。

図３（ｃ）〜（ｆ）には穴４の開口部４ｂが、枠部２の内縁２ｃからの距離が互いに異なる位置に配置された例を示す。枠部２の内縁２ｃからの距離が短い開口部４ｂ（ｉ）と、枠部２の内縁２ｃからの距離が離れている開口部４ｂ（ｏ）を各辺に形成する。上面２ｂもしくは表面６ｂに塗布した樹脂５の位置がずれても、蓋体６と部材３を貼り合わせる工程で穴４が容器の内部の空間１０の空気を逃がす効果を消失することなく貼り合わせることが可能となる。

以下、図３（ｃ）〜（ｆ）により説明する。図３（ｃ）は、枠部２に対して位置ずれなしに樹脂５が塗布された例を示す。この例では、開口部４ｂ（ｉ）は樹脂５によって閉塞されているが、開口部４ｂ（ｏ）は開口しており、蓋体６を枠部２に相対的に押圧して樹脂５を押し潰す工程で開口部４ｂ（ｏ）が内部の空間１０の空気を逃がす役割を果たす。図３（ｄ）は、枠部２に対して上方向に樹脂５が位置ずれして塗布された例を示す。枠部２の右辺、左辺では図３（ｃ）と同じで説明したように、開口部４ｂ（ｉ）が樹脂５によって閉塞されており、開口部４ｂ（ｏ）は開口している。枠部２の上辺では開口部４ｂ（ｉ）と開口部４ｂ（ｏ）がともに樹脂５によって閉塞されており、枠部２の下辺では開口部４ｂ（ｉ）と開口部４ｂ（ｏ）がともに開口している。樹脂５を押し潰す工程で、開口している方の開口部４ｂが空間１０の空気を逃がす役割を果たす。

図３（ｅ）は、枠部２に対して右方向に樹脂５が位置ずれして塗布された例を示す。枠部２の上辺と下辺では開口部４ｂ（ｉ）が樹脂５によって閉塞されており、開口部４ｂ（ｏ）は開口している。枠部２の右辺では開口部４ｂ（ｉ）と開口部４ｂ（ｏ）とがともに樹脂５によって閉塞されているが、枠部２の左辺では開口部４ｂ（ｉ）と開口部４ｂ（ｏ）とがともに開口している。開口している開口部４ｂが、樹脂５が押し潰される工程で空間１０から空気を逃がす役割を果たす。図３（ｆ）の例は、枠部２に対して樹脂５が時計回りに回転ずれして塗布された例を示す。枠部２の上辺の左側、下辺の右側、左辺の下側及び右辺の上側では開口部４ｂ（ｉ）と開口部４ｂ（ｏ）とがともに樹脂５によって閉塞されている。枠部２の上辺の右側、下辺の左側、左辺の上側及び右辺の下側では開口部４ｂ（ｉ）と開口部４ｂ（ｏ）とがともに開口している。この場合も開口している開口部４ｂが樹脂５が押し潰される工程で空間１０の空気を逃がす役割を果たす。

ここで、部材３や蓋体６の材料に特に限定は無く、通常の気密性を持つ容器を形成するのに用いる材料であって、穴４を設けることができれば特に何であっても構わない。部材３における枠部２と底部１とは、同一材料で一体構造に形成されても、別の部材で形成されたものであっても構わない。さらに異なる材料で形成されても構わない。底部１と枠部２が別になっているときには、後述する実施形態のように枠部２には厚み方向を貫通する貫通穴を設けておき、底部１には貫通穴に対応する位置に溝を設けておき、その両者を組み合わせることで、容易に穴４を形成することが可能である。なお、図２において容器に収容された素子等は不図示である。

部材３の凹状の空間１０に固体撮像素子が収容される場合、固体撮像素子は底部１に搭載される。蓋体６を空間１０を介して固体撮像素子の受光面に対向させる。固体撮像素子の受光のため、蓋体６は通常、透明部材を含む部材で形成される。透明部材の材質としては、例えば硼珪酸ガラスやアルミノ珪酸ガラスで形成された光学ガラスや水晶等を用いる。ガラスは低α線ガラスであればなお良い。低α線ガラスはα線の放出量が少ないガラスであり、固体撮像素子の受光素子がα線によって破壊されるのを防止する。尚、光学ガラスや水晶の表面に反射防止膜や赤外線カット膜を形成してもよい。

部材３は、積層セラミックパッケージや樹脂モールドパッケージにより形成されてもよい。積層セラミックパッケージで形成する場合、その製造過程でセラミック原料粉末を有機バインダ、有機溶剤とともに粉砕混合後、キャスティングにてグリーンシートが作られる。グリーンシートにはその回路パターンに応じたビアや導体パターンがパンチングにて形成される。通常、ビアや導体パターンに応じた形状で導体材料を印刷等し、積層された後焼成が行われる。穴４を形成する箇所にビアを形成し、導体材料をビアに形成しないまま積層して焼成することで穴４を形成することが出来る。部材３を樹脂モールドパッケージで形成する場合は、枠部２で囲む空間１０に面する枠部２の側面２aと枠部２の上面２ｂとを繋ぐピンを挿入した状態で金型に樹脂を封入することで、ピンの形状の穴４を形成することが出来る。なお、穴４を形成することが可能であればパッケージの種類や材料に制限は無い。穴４は、枠部の上面２ｂの複数の開口部４ｂと、枠部２の空間１０に面する側面２aの複数の開口部４ａとを連通するように形成されており、このとき枠部２の内部では連通する経路が開口部により共有されるように形成されてもよい。

また、本製造方法において底部１と蓋体６を入れ替えてもよい。すなわち、枠部２の下面側と内部の空間１０とを連通させる穴を設けることにより、内部空間と枠部下面との通気性を確保し、蓋体を有する凹状の部材を準備する。蓋体を有する凹状の部材と底部とを樹脂により接着する。このときも接着材としての樹脂は通気性を確保する枠部下面の穴の開口部よりも凹状の空間１０側に位置するように配置される。更に図示してはいないが、ウエハーレベルＣＳＰのようにウエハーと蓋体を樹脂で貼り合わせて、樹脂封止して、樹脂自体が枠部に相当するような構造の場合、穴は、ウエハーもしくは蓋体に相当する部材に形成することで、同等の効果が得られる。

［第２の実施形態］
本実施形態について図４を用いて説明する。図４は底部１、穴４を有する枠部２からなる部材３の上面図及びＡ−Ａ‘部の断面を示す。枠部２と底部１とを別々の部品とし、枠部２を加工性の高い材料で形成することで、底部１の材料を問わず本発明の容器を製造することが可能となる。例えば、枠部２はモールド加工が可能な樹脂部品としてもよいし、板金加工が可能な金属部品としてもよい。底部１も樹脂部品としてもよいし、金属部品としてもよい。枠部又は底部の一方を金属部品、他方をモールド部品とすることもできる。第１の実施形態では、穴４の形状が、穴の開口部４ｂと開口部４ａとが略直角に連通している。そのために例えば、縦穴と横穴の２方向の穴を連結して穴４を形成することができる。しかし、枠部２を、底部１と別の部品とする場合には、穴４の形状は第１の実施形態にとらわれる必要が無い。例えば図４のＡ−Ａ’断面図で示すように、開口部４ａと開口部４ｂを連通する穴４が、枠部２の上面から下面へ貫通する貫通穴と枠部下面に設けられた溝４’とを連結することで形成されていてもよい。溝４’は底部１により閉塞されて穴４の一部になる。

［第３の実施形態］
本発明の容器の製造方法における第３の実施形態を図５により説明する。第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、溝４’が、枠部２に設けられているのではなく、底部1側に設けられている点である。本実施形態では、図５のＡ−Ａ’断面に示すように、開口部４ａと開口部４ｂを連通する穴４が、枠部２の上面から下面を貫通する貫通穴と、底部１に設けられた溝４’とを連結することで形成されている。溝４’は枠部２により閉塞されて穴４の一部になる。

１．底部、１ａ．底面、２．枠部、２ａ．側面、２b．上面、２ｃ、内縁、３．部材、４．穴、４ａ．穴の内部空間側開口部、４ｂ．穴の枠部上面開口部、５．樹脂、６．蓋体、７．固体撮像素子、８.辺の中央部位、９．コーナー部位、１０．内部空間

Claims (11)

1. 底部および前記底部の上の空間を囲む枠部を有し、前記枠部の上面に位置する第１の開口部と前記空間に面する第２の開口部とを連通させる穴が設けられた部材と、前記空間を封止するための蓋体とを準備する第１工程と、
   前記上面において前記第１の開口部よりも前記上面の内縁側に接着材を配置し、前記蓋体を前記接着材を介して前記上面に対向させる第２工程と、
   前記蓋体を前記枠部に相対的に押圧しながら前記接着材を押し広げて前記接着材により前記第１の開口部を閉塞する第３工程と、
   を有することを特徴とする容器の製造方法。
2. 前記上面が四辺形状であって、前記第１の開口部が、前記上面の各辺の中央部と各辺の両端部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の容器の製造方法。
3. 前記第１の開口部の複数が、前記上面の前記内縁からの距離が互いに異なるように位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の容器の製造方法。
4. 前記枠部と前記底部とが別々の部品を組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の容器の製造方法。
5. 前記第１工程において、前記穴を、前記枠部の上面から下面へ貫通する貫通穴と、前記枠部の下面または前記底部の上面に設けられた溝とを連結することで形成することを特徴とする請求項４に記載の容器の製造方法。
6. 前記底部及び枠部の少なくとも一方が、積層セラミック、金属もしくは樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の容器の製造方法。
7. 容器に収容された固体撮像素子を備える固体撮像装置の製造方法であって、前記容器を請求項１乃至６のいずれか１項に記載の製造方法によって製造する際に、前記第２工程の前に前記固体撮像素子を前記部材の前記底部に搭載し、前記第２工程で蓋体を前記空間を介して前記固体撮像素子の受光面に対向させることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
8. 底部と、前記底部の上の空間を囲む枠部とを有する容器用の部材であって、
   前記枠部の上面に第１の開口部が設けられ、前記枠部に囲まれた空間に面する第２の開口部が設けられ、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する穴が設けられていることを特徴とする容器用の部材。
9. 前記底部及び枠部の少なくとも一方が、積層セラミック、金属もしくは樹脂で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の容器用の部材
10. 請求項８または９に記載の容器用の部材の前記上面において、前記第１の開口部よりも前記上面の内縁側に接着材が配置され、蓋体が前記接着材により接着されかつ前記接着材により前記穴が閉塞されていることを特徴とする容器。
11. 固体撮像素子が請求項１０に記載の容器に収容され、前記蓋体が可視光に対して透明であることを特徴とする固体撮像装置。

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