JP3915873B2 - 光学装置の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置及びその製造方法並びに電子機器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
固体撮像素子のような光素子を有する光学装置が知られている。従来の光学装置のパッケージでは、光素子が容器に収容されており、ハーメチックシール等が施されて、光素子が湿気にさらされないようになっていた。このように、従来の光学装置は、高価な容器にハーメチックシール等を施していたので、コストが高くなりがちであった。
【０００３】
本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的は、低コストになるように簡単な構造でシールが可能な光学装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る光学装置は、基板と、
第１の部分が前記基板から間隔を空けて配置され、前記第１の部分の周囲にある第２の部分が前記基板に接着され、前記第１の部分と前記基板との間に閉領域を形成する可撓性基材と、
前記閉領域内であって、前記基板に実装された光素子と、
を有する。
【０００５】
本発明によれば、可撓性基材の第２の部分を基板に接着するだけなので、容器が不要であり、簡単に光素子をシールすることができる。
【０００６】
（２）この光学装置において、
前記基板の少なくとも一部は、光透過性を有してもよい。
【０００７】
（３）この光学装置において、
前記光素子は、光学的部分を前記基板の光透過性を有する部分に向けて、前記基板に実装されていてもよい。
【０００８】
（４）この光学装置において、
前記可撓性基材は、金属箔と、前記基板に接着される接着層とを有していてもよい。
【０００９】
これによれば、耐湿性、耐ノイズ性、放熱性に優れた光学装置が得られる。
【００１０】
（５）この光学装置において、
前記可撓性基材は、前記閉領域とは反対側の表面に撥水性層を有していてもよい。
【００１１】
これによれば、耐湿性が向上する。
【００１２】
（６）この光学装置において、
前記閉領域には、不活性ガスが充填されていてもよい。
【００１３】
これによれば、不活性ガスによって光素子が保護される。
【００１４】
（７）この光学装置において、
前記閉領域は、大気圧よりも真空に近い状態となっていてもよい。
【００１５】
これによれば、光素子が真空に近い状態に置かれるので、湿気にさらされることがない。
【００１６】
（８）この光学装置において、
前記基板には、前記閉領域に開口し、前記閉領域とは反対側の面においてふさがれた穴が形成されていてもよい。
【００１７】
これによれば、穴を利用して、不活性ガスを充填したり、真空引きを行ったりすることができる。
【００１８】
（９）この光学装置において、
前記基板に形成された前記穴は、弁によってふさがれていてもよい。
【００１９】
これによれば、弁によって、閉領域内に不活性ガスを維持したり、真空に近い状態を維持したりすることができる。
【００２０】
（１０）この光学装置において、
前記基板に形成された前記穴は、樹脂によってふさがれていてもよい。
【００２１】
これによれば、樹脂によって、閉領域内に不活性ガスを維持したり、真空に近い状態を維持したりすることができる。
【００２２】
（１１）この光学装置において、
前記基板には、前記閉領域側の面において前記可撓性基材によってふさがれ、前記閉領域とは反対側の面において開口する穴が形成されていてもよい。
【００２３】
これによれば、可撓性基材によって、閉領域内に不活性ガスを維持したり、真空に近い状態を維持したりすることができる。
【００２４】
（１２）この光学装置において、
前記閉領域には、透明樹脂が充填されていてもよい。
【００２５】
これによれば、透明樹脂によって光素子が保護される。
【００２６】
（１３）この光学装置において、
前記基板には貫通する穴が形成され、前記穴内に前記透明樹脂が充填されていてもよい。
【００２７】
これによれば、透明樹脂によって、閉領域内に不活性ガスを維持したり、真空に近い状態を維持したりすることができる。
【００２８】
（１４）本発明に係る電子機器は、上記光学装置を有する。
【００２９】
（１５）本発明に係る光学装置の製造方法は、基板に光素子を実装し、前記光素子を覆うように可撓性基材を前記基板に貼り付けて前記基板と前記可撓性基材との間に閉領域を形成し、前記閉領域から空気を抜くことを含む。
【００３０】
本発明によれば、可撓性基材を基板に接着して閉領域から空気を抜くだけなので、容器が不要であり、簡単に光素子をシールすることができる。
【００３１】
（１６）この光学装置の製造方法において、
前記基板に形成された貫通する穴から空気を抜いて、樹脂によって前記穴を塞いでもよい。
【００３２】
これによれば、樹脂によって、閉領域内を真空に近い状態を維持することができる。
【００３３】
（１７）この光学装置の製造方法において、
前記基板に形成された貫通する穴から空気を抜いて、弁によって前記穴を塞いでもよい。
【００３４】
これによれば、弁によって、閉領域内を真空に近い状態を維持することができる。
【００３５】
（１８）この光学装置の製造方法において、
前記基板に形成された貫通する穴から空気を抜いて、前記可撓性基材によって前記穴を塞いでもよい。
【００３６】
これによれば、可撓性基材によって、閉領域内を真空に近い状態を維持することができる。
【００３７】
（１９）この光学装置の製造方法において、
前記閉領域に透明樹脂を充填することをさらに含み、
前記基板に形成された貫通する穴から空気を抜くとともに前記透明樹脂で前記穴を塞いでもよい。
【００３８】
これによれば、透明樹脂によって、閉領域内を真空に近い状態を維持することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学装置を示す図である。光学装置は、少なくとも１つの（１つ又は複数の）光素子１０を有する。光素子１０は、光学的部分１２を有する。光素子１０は、受光素子であっても発光素子であってもよい。光素子１０が発光素子であるときは、光学的部分１２は発光部であり、光素子１０が受光素子であるときは、光学的部分１２は受光部である。
【００４１】
本実施の形態では、光素子１０は、撮像素子（イメージセンサ）である。２次元イメージセンサであれば、複数の画素を構成する複数の受光部（例えばフォトダイオード）が、光学的部分１２である。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子であれば、図示しない転送部を有し、各画素の受光部からの電荷を高速で転送するようになっている。本実施の形態とは異なり、光素子１０の変形例として、面発光素子、特に面発光レーザがある。面発光レーザなどの面発光素子は、素子を構成する基板に対して垂直方向に光を発する。
【００４２】
光素子１０は、外部との電気的な接続を図るために、少なくとも１つの（本実施の形態では複数の）バンプ１４を有してもよい。例えば、光学的部分１２が形成された面に、光素子１０と外部の電気的な接続を図るバンプ１４が設けられていてもよい。バンプ１４は、他の部材との電気的な接続が可能な位置に設けられている。バンプ１４は、光学的部分１２よりも突出していることが好ましい。
【００４３】
光学装置は、基板２０を有する。基板２０の少なくとも一部（光素子１０に光を通す部分）は光透過性を有する。図１に示す基板２０は、全体的に光透過性を有するものであって、例えばガラス基板である。基板２０には、配線パターン２２が形成されている。配線パターン２２は、光素子１０等にボンディングされる領域としてランドが形成されていてもよい。配線パターン２２は、電気的な接続を妨げない限り、他の部材（例えば図示しないレジスト等）で覆われることが好ましい。図１に示す配線パターン２２は、基板２０の一方の面にのみ形成されているが、基板２０の両面に形成し、スルーホール（図示せず）などによって電気的に接続してもよい。
【００４４】
光素子１０は、光学的部分１２を基板２０（詳しくはその光透過性を有する部分）に向けて、基板２０に実装されている。すなわち、光素子１０は、フェースダウン構造を形成するように基板２０に実装されている。光素子１０のバンプ１４と配線パターン２２とが接合される。必要であれば、図示しないワイヤによって、光素子１０と配線パターン２２とを電気的に接続してもよい。本実施の形態では、基板２０に、光素子１０のほかに電子部品２４、２６が実装されている。
【００４５】
光学装置は、可撓性基材３０を有する。可撓性基材３０として、テープやシートを使用することができる。可撓性基材３０は、複数層で構成されていてもよい。図１に示す可撓性基材３０は、ベース層３４及び接着層３６を有する。ベース層３４は、湿気を通さず（あるいは耐湿性が高い）、磁気を通さず、放熱性が高いという性質の少なくとも１つを有していてもよい。これにより、耐湿性、耐ノイズ性、放熱性の高い光学装置が得られる。また、ベース層３４は、光素子１０への光の進入を防ぐことができるように遮光性を有するものであってもよい。これにより、光による誤作動が少ない光学装置が得られる。ベース層３４が、Ａｌ、Ｃｕ等の金属箔であれば、これらの要求を満たすことができる。接着層３６は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂などからなる接着剤で形成されている。接着層３６は、ベース層３４の全面に設けられていてもよいし、一部分（例えば後述する第２の部分３２）のみに設けられていてもよい。
【００４６】
可撓性基材３０の第１の部分３１は、基板２０から間隔を空けて配置されている。第１の部分３１は、可撓性基材３０において端部を除く部分（例えば中央部）である。また、第２の部分３２（例えば端部）によって囲まれた領域が第１の部分３１である。可撓性基材３０において、第１の部分３１の周囲にある第２の部分３２（例えば端部）は、基板２０に接着されている。接着層３６を基板２０側に配置して、接着層３６によって可撓性基材３０と基板２０とを接着することができる。この場合、接着層３６は内側層であり、ベース層３４は外側層である。
【００４７】
第１の部分３１と基板２０との間には、閉領域４０が形成される。第１の部分３１と基板２０とは、閉領域４０が気密性を保つように密着していることが好ましい。閉領域４０内に光素子１０が設けられている。詳しくは、光素子１０の周囲で、第１の部分３１が基板２０に接着されており、第２の部分３２が光素子１０を覆っている。閉領域４０内は、湿気が少ないことが好ましい。例えば、閉領域４０は、真空（正確には大気圧よりも真空に近い状態。以下同じ。）であってもよいし、不活性ガス（Ｎ2等）が充填されていてもよい。これらの環境において、光素子１０は、湿気にさらされないように保護される。本実施の形態によれば、簡単な構造で光素子１０を封止することができる。
【００４８】
本実施の形態に係る光学装置では、光素子１０が受光素子であり、基板２０を透過した光が光素子１０に入射する。あるいは変形例として、光素子１０が発光素子であれば、光素子１０から出射した光が基板２０を透過して出力される。
【００４９】
本実施の形態に係る光学装置は、上記のように構成されており、以下その製造方法を説明する。本実施の形態では、基板２０に光素子１０を実装し、光素子１０を覆うように可撓性基材３０を基板２０に貼り付ける。詳しくは、可撓性基材３０の第１の部分３１にて光素子１０を覆って、その周囲にある第２の部分３２を基板２０に貼り付ける。可撓性基材３０と基板２０との接着には接着剤を使用してもよい。例えば、可撓性基材３０に予め接着剤が設けられていてもよい。本実施の形態では、可撓性基材３０の接着剤層３６によって、可撓性基材３０（第２の部分３２）と基板２０とを接着する。
【００５０】
そして、基板２０と可撓性基材３０との間に閉領域４０を形成する。真空下で、可撓性基材３０を基板２０に貼り付ければ、閉領域４０内は真空になる。不活性ガスが充満した環境で可撓性基材３０を基板２０に貼り付ければ、閉領域４０内に不活性ガスを充填することができる。閉領域４０内に光素子１０が封止されて保護される。本実施の形態によれば、簡単な工程で光素子１０を封止することができる。
【００５１】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下、その他の実施の形態を説明する。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態は、可撓性基材５０が撥水性層５２を有する点で、第１の実施の形態と異なる。撥水性層５２は、ベース層５４における接着剤層５６が形成される面とは反対側の面に形成されている。撥水性層５２として、フッ素コートが挙げられる。撥水性層５２は、保護膜となり光学装置の耐湿性を向上させる。撥水性層５２は、レーザにより溶かすことができるものであってもよい。その場合、マーキングが可能になる。
【００５３】
本実施の形態の、その他の構成、作用及び製造方法については、第１の実施の形態で説明した内容が当てはまる。
【００５４】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態は、閉領域４０に透明樹脂６０が充填されている点で、第１の実施の形態と異なる。透明樹脂６０は、光素子１０における光学的部分１２上にも設けられている。透明樹脂６０は、光素子１０への光の入力（あるいは光素子１０からの光の出力）が可能な程度に、光透過性を有していればよい。これによれば、透明樹脂６０によって、光素子１０が保護される。本実施の形態の、その他の構成、作用及び製造方法については、第１の実施の形態で説明した内容が当てはまる。
【００５５】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態は、基板７０に穴７２が形成されている点で、第１の実施の形態と異なる。穴７２は、基板７０を貫通し、閉領域４０に開口している。また、穴７２は、ふさがれている。穴７２を塞ぐには、樹脂７４を設けてもよい。樹脂７４は、基板７０における閉領域４０とは反対側の面に設けてもよい。樹脂７４は、穴７２に入り込んでもよい。
【００５６】
本実施の形態では、閉領域４０は、真空（正確には大気圧よりも真空に近い状態）になっている。例えば、穴７２によって、閉領域４０と外部とを連通させて真空引きを行って、閉領域４０を真空にして、樹脂７４などで穴７２をふさいでもよい。これによれば、簡単に閉領域４０を真空にすることができる。本実施の形態の、その他の構成、作用及び製造方法については、第１の実施の形態で説明した内容が当てはまる。
【００５７】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態では、基板７０に穴７２が形成されており（詳細は第４の実施の形態で説明した。）、閉領域４０に透明樹脂６０（詳細は第３の実施の形態で説明した。）が充填されている。透明樹脂６０は、穴７２内にも設けられており、これにより穴７２をふさいでいる。
【００５８】
透明樹脂６０は、予め閉領域４０を真空にしてから、穴７２を通じて閉領域４０に充填してもよい。あるいは、光素子１０を封止するように透明樹脂６０を設け、可撓性基材３０を貼り付けてから、穴７２を通じて閉領域４０内の気泡を抜いてもよい。
【００５９】
本実施の形態の、その他の構成、作用及び製造方法については、第１、３及び４の実施の形態で説明した内容が当てはまる。
【００６０】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明を適用した第６の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態では、基板７０に穴７２が形成されており（詳細は第４の実施の形態で説明した。）、穴７２は可撓性基材３０によってふさがれている。詳しくは、穴７２は、基板７０における閉領域４０側の面においてふさがれている。可撓性基材３０における穴７２を塞ぐ部分は、基板７０に接着された部分である。また、穴７２は、基板７０における閉領域４０とは反対側の面に開口したままになっていてもよいし、これを樹脂などで埋めてもよいし、他の部材との取り付けや位置決め用の穴として利用してもよい。
【００６１】
本実施の形態に係る光学装置の製造方法では、予め穴７２を塞がないように可撓性基材３０を基板７０に貼り付けておく。穴７２を通じて閉領域４０に対する真空引きを行って、可撓性基材３０を閉領域４０の方向に引き込むことで、本実施の形態を得ることができる。これによれば、真空引きを行うだけで、穴７２を塞ぐことができる。本実施の形態の、その他の構成、作用及び製造方法については、第１及び４の実施の形態で説明した内容が当てはまる。
【００６２】
（第７の実施の形態）
図７は、本発明を適用した第７の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態では、基板７０に穴７２が形成されており（詳細は第４の実施の形態で説明した。）、穴７２は弁８０によってふさがれている。弁８０は、例えば、基板７０における閉領域４０とは反対側の面に設けられている。弁８０は、フィルムでもよい。弁８０を開放して、穴７２を通じて閉領域４０に対する真空引きを行い、弁８０によって穴７２をふさぐ。本実施の形態の、その他の構成、作用及び製造方法については、第１及び４の実施の形態で説明した内容が当てはまる。
【００６３】
なお、図８は、本発明を適用した実施の形態に係る電子機器の一例として、デジタルカメラ１００を示す図である。デジタルカメラ１００は、上述した光学装置を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図４】図４は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図５】図５は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図６】図６は、本発明を適用した第６の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図７】図７は、本発明を適用した第７の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図８】図８は、本発明を適用した光学装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光素子
２０ 基板
３０ 可撓性基材
３１ 第１の部分
３２ 第２の部分
３４ ベース層
３６ 接着剤層
４０ 閉領域
５０ 可撓性基材
５２ 撥水性層
５４ ベース層
５６ 接着剤層
６０ 透明樹脂
７０ 基板
７２ 穴
７４ 樹脂
８０ 弁
１００ 電子機器

Claims (2)

  1. 貫通穴を有する基板に光素子を実装し、前記光素子及び前記貫通穴を覆うように、かつ、前記貫通穴を塞がないように可撓性基材を前記基板に貼り付けて前記基板と前記可撓性基材との間に前記貫通穴による連通を除く閉領域を形成し、前記貫通穴を通じて前記閉領域から空気を抜き、前記空気を抜くことによって、前記可撓性基材を前記閉領域の方向に引き込み、前記基板の前記閉領域側の面で前記貫通穴を塞ぐことを含む光学装置の製造方法。
  2. 請求項１記載の光学装置の製造方法において、
    前記可撓性基材の一部を前記光素子に接触させ、前記可撓性部材の前記光素子に接触する部分と前記基板に貼り付けられた部分との間で、前記可撓性基材が前記閉領域の方向に連続的にカーブするように前記空気抜きを行う光学装置の製造方法。
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