JP4153016B1 - Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and imaging device using the solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便で安価な方法を用いて小型化および薄型化を達成し、かつ性能を付与した固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】本発明の固体撮像装置10は、有効画素領域1aが形成されたセンサチップ1と、該有効画素領域1aと対向するように配置され、かつ該有効画素領域1aと同等の平面寸法を有するガラス板3と、該有効画素領域1aと隣接し、かつ該有効画素領域1aを取り囲むように形成された、該センサチップ1と該ガラス板3とを平行に保持するスペーサ5と、該センサチップ1の一部、該ガラス板3の側壁、および該スペーサ5の側壁を封止する封止樹脂7と、該ガラス板3上に形成され、かつ透明な樹脂から構成された光学素子9と、を備えており、該光学素子9の一部が該封止樹脂7表面と接している。
【選択図】図1To provide a solid-state imaging device that achieves miniaturization and thickness reduction and imparts performance using a simple and inexpensive method.
A solid-state imaging device 10 according to the present invention includes a sensor chip 1 having an effective pixel region 1a formed thereon, and a planar dimension that is disposed so as to face the effective pixel region 1a and is equivalent to the effective pixel region 1a. A glass plate 3 having a spacer, and a spacer 5 that is adjacent to the effective pixel region 1a and surrounds the effective pixel region 1a, and holds the sensor chip 1 and the glass plate 3 in parallel. A sealing resin 7 for sealing a part of the sensor chip 1, the side wall of the glass plate 3, and the side wall of the spacer 5, and an optical element 9 formed on the glass plate 3 and made of a transparent resin. And part of the optical element 9 is in contact with the surface of the sealing resin 7.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、受光素子が形成された固体撮像素子によって被写体の像を撮像する固体撮像装置、その製造方法およびその固体撮像装置を用いた撮影装置に関する。より詳細には、デジタルカメラやビデオカメラなどに用いられる固体撮像装置、その製造方法およびその固体撮像装置を用いた撮影装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device that captures an image of a subject using a solid-state imaging device on which a light-receiving element is formed, a manufacturing method thereof, and an imaging apparatus using the solid-state imaging device. More specifically, the present invention relates to a solid-state imaging device used for a digital camera, a video camera, and the like, a manufacturing method thereof, and an imaging device using the solid-state imaging device.
デジタルカメラやビデオカメラなどの撮影装置は、被写体からの光を電気信号に変換し、該電気信号に基づいて被写体の画像データを形成する。上記撮影装置には、撮像レンズによって結像された被写体からの光を認識する撮像部(固体撮像装置)が備えられている。固体撮像装置によって認識された光は、固体撮像装置内部の固体撮像素子によって電気信号に変換され、該電気信号として出力される。出力された電気信号に基づいて、上記撮影装置の処理部において被写体の画像が形成される。 An imaging device such as a digital camera or a video camera converts light from a subject into an electrical signal, and forms image data of the subject based on the electrical signal. The imaging apparatus includes an imaging unit (solid-state imaging device) that recognizes light from a subject imaged by an imaging lens. The light recognized by the solid-state imaging device is converted into an electrical signal by a solid-state imaging device inside the solid-state imaging device and output as the electrical signal. Based on the output electrical signal, an image of the subject is formed in the processing unit of the photographing apparatus.
上述のような固体撮像装置の従来の構成としては、固体撮像素子が平行平面板状の保護ガラスを備えたユニットケース内に収められている構成を挙げることができる。上記保護ガラスは、光の入射を妨げずに、ユニットケースへの異物(塵や埃など)の侵入や固体撮像装置の製造工程における固体撮像素子への他の部材の接触を防ぐ。つまり、上記保護ガラスは、固体撮像素子に対する悪影響(異物の付着や物理的な原因による素子の破損)から固体撮像素子を保護する部材である。 As a conventional configuration of the solid-state imaging device as described above, a configuration in which the solid-state imaging device is housed in a unit case provided with a parallel flat plate-like protective glass can be exemplified. The protective glass prevents entry of foreign matter (dust, dust, etc.) into the unit case and contact of other members with the solid-state imaging device in the manufacturing process of the solid-state imaging device without preventing light from entering. In other words, the protective glass is a member that protects the solid-state image sensor from adverse effects on the solid-state image sensor (attachment of foreign matter or damage to the element due to physical causes).
上記構成を有する固体撮像装置を撮影装置に適用した場合における、固体撮像素子に入射する光の角度について、図12を用いて説明する。 The angle of light incident on the solid-state imaging device when the solid-state imaging device having the above configuration is applied to an imaging apparatus will be described with reference to FIG.
図12に示すように、撮像レンズを透過した光は、保護ガラス101を介して固体撮像素子102に到達する。仮想線O−O’は、撮像レンズを透過した光の中心軸を表している。
As shown in FIG. 12, the light transmitted through the imaging lens reaches the solid-
固体撮像素子102に入射する光の内、仮想線O−O’から離れた位置に入射する光ほど仮想線O−O’から外側へ広がるような角度を有する。光が保護ガラス101内に入射する際、内側に屈折されるが、保護ガラス101から出射する際、保護ガラス101への入射光と平行な光として出射される。つまり、固体撮像素子102の外側に位置するほど、仮想線O−O’から外側に離れるような角度を有する光が、固体撮像素子102に入射する。
Of the light incident on the solid-
入射光が仮想線O−O’から外側に離れるような角度を有していると、固体撮像素子102への入射効率が低下するため、光を効率的に電気信号に変換することが困難になる。
If the incident light has an angle that leaves the imaginary line OO ′ to the outside, the incident efficiency to the solid-
上述のような平行平面板状の保護ガラスを備えた固体撮像装置を撮影装置に適用し、該固体撮像装置を小型化および薄型化した場合、必然的に、撮像レンズを透過した光が広角化する。光の広角化によって、固体撮像素子の中心部と周辺部との間における入射効率の差がさらに拡大するため、形成された画像を閲覧すると周辺部が極端に暗くなってしまうという問題が生じる。 When a solid-state imaging device having a parallel flat plate-like protective glass as described above is applied to an imaging device, and the solid-state imaging device is downsized and thinned, the light transmitted through the imaging lens is inevitably widened. To do. Due to the widening of the light, the difference in incident efficiency between the central portion and the peripheral portion of the solid-state imaging device is further enlarged, and thus there arises a problem that the peripheral portion becomes extremely dark when the formed image is viewed.
固体撮像素子の保護部材として透明な平行平面板状の部材を用いた場合、上記問題の他に、以下のような問題が生じる。 When a transparent plane-parallel plate-like member is used as a protective member for a solid-state imaging device, the following problems occur in addition to the above problems.
固体撮像素子として多く用いられるCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)やC−MOSデバイスは、比較的広い波長の光を電気信号に変換することができる。例えば、CCDやC−MOSデバイスは、可視光領域のみならず近赤外領域(750〜2500nm)の波長を有する光を電気信号に変換することができる。 A CCD (Charge Coupled Device) and a C-MOS device, which are often used as a solid-state imaging device, can convert light having a relatively wide wavelength into an electrical signal. For example, a CCD or C-MOS device can convert light having a wavelength in the near infrared region (750 to 2500 nm) as well as the visible light region into an electrical signal.
しかし、通常のカメラとして用いる場合、固体撮像素子が近赤外線を電気信号に変換することは、無意味であるだけでなく、解像度の低下や画像のムラなど画質の劣化を引き起こす。このため、通常、ビデオカメラ等の光学系に赤外カットフィルタとして色ガラスなどを挿入することによって、入射光の内、近赤外線がカットされる。近年、装置の低コスト化および小型化のために、赤外カットフィルタとして安価な誘電体多層膜を保護ガラスに形成することによって近赤外線をカット(反射)する方法が多く採用されている。 However, when it is used as a normal camera, it is not meaningless that the solid-state imaging device converts near infrared rays into an electric signal, but it causes deterioration in image quality such as a decrease in resolution and image unevenness. For this reason, normally, near-infrared rays are cut out of incident light by inserting colored glass or the like as an infrared cut filter into an optical system such as a video camera. In recent years, in order to reduce the cost and size of an apparatus, a method of cutting (reflecting) near infrared rays by forming an inexpensive dielectric multilayer film on a protective glass as an infrared cut filter has been widely employed.
ここで、誘電体多層膜は、入射する光の角度によって反射する光の波長の範囲が変化する角度依存性を有している。光の入射角が大きくなるほど、誘電体多層膜が反射できる光の波長の範囲は、より短波長へシフトする。つまり、光の入射角が大きくなるほど、誘電体多層膜は、近赤外線が有する波長よりも短い波長を有する光を反射し易くなる。言い換えると、光の入射角が大きくなるほど、誘電体多層膜の赤外カットフィルタとしての機能が低下する。 Here, the dielectric multilayer film has an angle dependency in which the range of the wavelength of the reflected light changes depending on the angle of the incident light. As the incident angle of light increases, the wavelength range of light that can be reflected by the dielectric multilayer film shifts to a shorter wavelength. That is, the larger the incident angle of light, the more easily the dielectric multilayer film reflects light having a shorter wavelength than that of near infrared rays. In other words, the larger the incident angle of light, the lower the function of the dielectric multilayer film as an infrared cut filter.
このため、固体撮像素子によって変換された電気信号に基づいて形成された画像は、その中心部から周辺部へ向かうに従って青みが強くなる。よって、解像度の低下や画像のムラなど画質の劣化を十分に防止することができなくなる。 For this reason, the image formed based on the electrical signal converted by the solid-state imaging device becomes bluish as it goes from the center to the periphery. Therefore, it is impossible to sufficiently prevent deterioration in image quality such as a decrease in resolution and image unevenness.
上述のような画像の周辺部における画質の劣化という問題を解決するために、保護ガラスの上部にレンズを形成した撮像素子ユニット(固体撮像装置)が特許文献1に開示されている。また、特許文献2には、樹脂製集束レンズを有する誘電体多層膜フィルタの製造方法および固体撮像デバイス(固体撮像装置)が開示されている。
In order to solve the above-described problem of deterioration in image quality in the peripheral portion of an image, an image sensor unit (solid-state imaging device) in which a lens is formed on the upper part of a protective glass is disclosed in
特許文献1の固体撮像装置について図13を、特許文献2の固体撮像装置および誘電体多層膜フィルタの製造方法について図14および図15を用いて説明する。
A solid-state imaging device of
図13に示すように、特許文献1の固体撮像装置は、ユニットケース112、ユニットケース112内に配置されたセンサチップ114、センサチップ114上に形成されたレンズ部116、およびセンサチップ114を保護する保護ガラス115を備えている。上記固体撮像装置の光の入射面側には、水晶の複屈折によって光線を2つに分光するための水晶フィルタ111および被写体からの光を結像するための撮像レンズ110が備えられている。仮想線Oは、結像レンズ110から入射する光の中心軸を表している。
As illustrated in FIG. 13, the solid-state imaging device disclosed in
ここで、レンズ部116は、センサチップ114を構成する複数の受光画素のそれぞれ1つに対して形成された、1つのマイクロレンズ116aから構成されている。保護ガラス115は、平板状のガラス板115aおよびレンズ部115bから構成されており、ガラス板115aおよびレンズ部115bは、一体形成されている。レンズ部115bは、ガラス板115aにおける光の入射面側に形成されている。保護ガラス115に形成されたレンズ部115bは、結像作用を有していないアフォーカル系のレンズ機能を有している。
Here, the
特許文献1の固体撮像装置は、レンズ部115bを備えているので、センサチップ114の周辺部に入射する光を、仮想線Oとほぼ平行になるように屈折させる。従って、センサチップ114の周辺部における光の入射効率の低下を抑制し、得られる画像全体の均一性を達成し得る。
Since the solid-state imaging device of
また、図14に示すように、特許文献2の固体撮像装置130は、ユニットケース136、ユニットケース136内に配置されたセンサチップ135、およびセンサチップ135の上部に形成された誘電体多層膜フィルタ131を備えている。誘電体多層膜フィルタ131は、センサチップ135を保護する光透過性基板134、光透過性基板134の平坦面に形成された誘電体多層膜133および樹脂製集束レンズ132から構成されている。
As shown in FIG. 14, the solid-
固体撮像装置130の光の入射面側には、被写体からの光を結像するための光学系140が備えられている。矢印L0は、センサチップ135の中心部に入射する光の経路を示しており、矢印L2は、センサチップ135の外周付近に入射する光の経路を示している。
An
矢印L2上を進む光は、樹脂製集束レンズ132の光の入射面において、矢印L0とより平行になるように屈折する。よって、樹脂製集束レンズ132から出射し、誘電体多層膜133に入射する光は、樹脂製集束レンズ132への入射前と比較して矢印L0を進む光と平行に近くなる。つまり、固体撮像装置130の外周付近に入射する光であっても、比較的垂直な角度で誘電体多層膜133に入射させることができる。
The light traveling on the arrow L2 is refracted so as to be more parallel to the arrow L0 on the light incident surface of the
このため、固体撮像装置130は、その外周付近に入射する光の角度を適切に補正することによって、不要な赤外線をカットすることができる。よって、画像全体の解像度の低下や色ムラを防止することができる。
For this reason, the solid-
さらに、図15に示すように、特許文献2の誘電体多層膜フィルタの製造方法は、以下S101〜S105のような製造プロセスからなる。 Furthermore, as shown in FIG. 15, the manufacturing method of the dielectric multilayer filter of Patent Document 2 includes manufacturing processes such as S101 to S105 below.
大面積の光透過性基板134および凸面成形型137を準備する(S101)。大面積の光透過性基板134の一面には、予め誘電体多層膜133が形成されている。凸面成形型137には、樹脂製集束レンズ132の凸面を転写するための凹型キャビティ137aおよび平坦な形成面137bを有している。
A large-area light-transmitting
大面積の光透過性基板134と凸面成形型137とを重ね合わせる。光硬化性樹脂138は、光透過性基板134と凸面成形型137とを重ね合わせる前および後いずれかの状態で充填される。そして、光透過性基板134側から紫外線を照射することによって、光硬化性樹脂138を硬化させる(S102)。
A light-transmitting
紫外線照射後の透過性基板134から凸面成形型137を分離する(S103)。これによって、複数の樹脂製集束レンズ132が形成された透過性基板134(形成体)を作製することができる。
The
切断線139に沿って、複数の樹脂製集束レンズ132が形成された誘電体多層膜フィルタ131を切断する(S104)。
The
この結果、複数の誘電体多層膜フィルタ131を製造することができる(S105)。
As a result, a plurality of
以上のように、特許文献2の誘電体多層膜フィルタの製造方法を採用すれば、光の入射位置に関わらず効率的に近赤外線をカットし得る複数の誘電体多層膜フィルタ131を、1度の製造工程で簡便に製造することができる。さらに、レンズが光硬化性樹脂から構成されているため、ガラスを用いてレンズを形成した場合とは異なり、レンズ表面を所望の形状に成形することが容易である。
As described above, if the dielectric multilayer filter manufacturing method of Patent Document 2 is adopted, a plurality of dielectric
ここで、カメラ付き携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などに搭載するためのカメラモジュールは、製品自体の小型化および薄型化を達成するために、小型化および薄型化の要求が高まっている。 Here, a camera module to be mounted on a camera-equipped mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), or the like has been increasingly demanded for miniaturization and thinning in order to achieve miniaturization and thinning of the product itself.
しかし、図13および図14に示した固体撮像装置において、固体撮像素子を保護するための部材(保護ガラス115および誘電体多層膜フィルタ131)を、固体撮像素子の平面寸法(サイズ)より大きく形成せざるを得ない。この理由を以下に説明する。
However, in the solid-state imaging device shown in FIGS. 13 and 14, the members (
撮影装置を用いて被写体の像を撮影するためには、固体撮像素子によって被写体からの光が変換された電気信号を、固体撮像装置の外部にある処理部へ該電気信号を出力する必要がある。当然、電気信号の出力には配線が必要である。この配線として、通常、ボンディングワイヤによって固体撮像素子と処理部とを接続する。このボンディングワイヤが固体撮像素子の外側に張り出すように接続することから、ユニットケースを固体撮像素子よりも十分大きく形成する必要がある。結果として、保護ガラス115および誘電体多層膜フィルタ131を大きくせざるを得ないので、上述のような固体撮像装置および固体撮像装置は小型化に不向きな構造を有している。
In order to capture an image of a subject using an imaging device, it is necessary to output an electrical signal obtained by converting light from the subject by a solid-state imaging device to a processing unit outside the solid-state imaging device. . Naturally, wiring is necessary for outputting electric signals. As this wiring, the solid-state imaging device and the processing unit are usually connected by a bonding wire. Since the bonding wires are connected so as to protrude outside the solid-state image sensor, the unit case needs to be formed sufficiently larger than the solid-state image sensor. As a result, since the
さらに、ボンディングワイヤを保護ガラス115および誘電体多層膜フィルタ131などと接触させないためには、ユニットケースを十分高く形成する必要があるので、上述のような固体撮像装置は薄型化することも困難である。
Further, in order not to make the bonding wire contact with the
ここで、小型化および薄型化が容易な撮影装置が特許文献3に開示されている。特許文献3の撮影装置の構造について、図16を用いて以下に説明する。
Here,
図16に示すように、特許文献3の撮影装置は、両面に複数の導体配線150が形成された配線基板142、配線基板142上に形成された画像処理用のDSP144、スペーサ143を介してDSP144と接着された固体撮像装置141、配線基板142の一部や固体撮像装置141の側面を封止する封止樹脂148、封止樹脂148上に固定されたレンズ保持具152、および固体撮像装置141と対向して配置され、かつ固体撮像装置141への光路を画定する光路画定器として機能するレンズ151を備えている。センサチップ141およびDSP144と配線基板142とは、導体配線150およびボンディングワイヤ149とを介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 16, the imaging apparatus of
固体撮像装置141は、センサチップ146、センサチップ146の有効画素領域と対向するように配置された透光性蓋部145、およびセンサチップ146と光透過性基板145とを接着する接着部147から構成されている。配線基板142とセンサチップ146とを電気的に接続するためのボンディングワイヤ149が、接着部147の外側に接続されている。さらに、センサチップ146上にある有効画素領域に沿って接着部147が配置されている。またさらに、センサチップ146の平面寸法より小さい平面寸法の透光性蓋部145とセンサチップ146とが、接着部147を介して接着されている。
The solid-
平面寸法の小さい透光性蓋部145を用いてセンサチップ146上にある有効画素領域を封止することができるため、透光性蓋部145が配線したボンディングワイヤ149に干渉しない。よって、センサチップ146の近傍に透光性蓋部145を配置し得る。
Since the effective pixel region on the
つまり、ボンディングワイヤ149と他の部材との接触を回避するための空間が不要になる。上記空間を設ける必要がなくなった分だけ、固体撮像装置141の小型化および薄型化が可能である。結果として、撮影装置全体の小型化および薄型化が容易である。
しかし、特許文献1および2の固体撮像装置を撮影装置に適用した場合、以下のような問題が生じる。
However, when the solid-state imaging devices of
特許文献1および2おいて、レンズが形成された保護部材(115または131)は、ユニットケースを覆っている。上記保護部材を固体撮像素子と平行になるように取り付けなければ、固体撮像素子に入射する光束の中心軸と上記レンズの中心軸とが一致せず、大きな角度を有する(傾いた)状態になる。2つの中心軸間のずれは固体撮像素子に入射する光の収差を拡大させるため、形成された画像の歪みやぼやけの原因になる。上記保護部材を正確に取り付けるには、ユニットケースの形状が高精度に形成されていることが重要であるが、ユニットケースの形状を高精度化するには、製造工程におけるコストアップを避けることができない。
In
また、特許文献2の誘電体多層膜フィルタ131の製造方法において、光透過性基板134の一面または両面に誘電体多層膜133を形成した後、樹脂製集束レンズ132を形成することが記載されている。
In addition, in the manufacturing method of the
通常、誘電体多層膜は40層〜50層の多層膜から構成されているため、光透過性基板の一面のみに誘電体多層膜を形成した場合、誘電体多層膜の膜応力によって光透過性基板に反りが生じる。反りが生じたままの光透過性基板上に樹脂製集束レンズを形成すると、光透過性基板の反りが樹脂製集束レンズに伝わり、特に樹脂製集束レンズの周辺部が変形する。樹脂製集束レンズが変形すると、光の入射角を適切に補正することができなくなるので、樹脂製集束レンズの変形は製品の良品率を大きく低下させる。 Normally, the dielectric multilayer film is composed of 40 to 50 multilayer films. When the dielectric multilayer film is formed only on one surface of the light transmissive substrate, the light transmittance is caused by the film stress of the dielectric multilayer film. The substrate is warped. When the resin focusing lens is formed on the light transmissive substrate with warping, the warp of the light transmitting substrate is transmitted to the resin focusing lens, and in particular, the peripheral portion of the resin focusing lens is deformed. If the resin focusing lens is deformed, the incident angle of light cannot be properly corrected. Therefore, the deformation of the resin focusing lens greatly reduces the yield rate of products.
例えば、樹脂製集束レンズの形成前に、誘電体多層膜を形成した光透過性基板をダイシングによって小片化すれば、上記膜応力を開放(無視できる程度にまで軽減)することができる。しかし、先にダイシングを行うと、製造工程の簡略化および低コスト化を実現することができなくなる。 For example, the film stress can be released (reduced to a negligible level) by dicing the light-transmitting substrate on which the dielectric multilayer film is formed before forming the resin focusing lens. However, if dicing is performed first, it becomes impossible to simplify the manufacturing process and reduce the cost.
また、光透過性基板の両面に誘電体多層膜を形成した場合、両面に形成された誘電体多層膜の膜応力が互いに打ち消しあってくれるので、樹脂製集束レンズの形成後にダイシングを行ってもよい。しかし、光透過性基板の固体撮像素子と対向する面に誘電体多層膜を形成すると、以下のような問題が生じる。 In addition, when the dielectric multilayer film is formed on both surfaces of the light transmissive substrate, the film stress of the dielectric multilayer film formed on both surfaces cancels each other, so even if dicing is performed after the resin focusing lens is formed. Good. However, when a dielectric multilayer film is formed on the surface of the light transmissive substrate facing the solid-state imaging device, the following problems occur.
誘電体多層膜は、赤外線を反射する機能には影響しない程度のひび割れを無数に有している。誘電体多層膜は温度変化に影響を受け易いので、製造工程や実装後における装置の駆動によって生じる温度変化に伴って、上記ひび割れが拡大する可能性がある。ひび割れの拡大(複数のひび割れが繋がること)によって、赤外線を反射する機能にはほとんど影響しない程度の、膜の微小剥離が生じる。誘電体多層膜の微小剥離を起こした小片が有効画素領域上に付着すると、画像にしみを形成してしまう。 The dielectric multilayer film has countless cracks that do not affect the function of reflecting infrared rays. Since the dielectric multilayer film is easily affected by a temperature change, the cracks may expand with a temperature change caused by driving the device after the manufacturing process or mounting. Due to the expansion of the cracks (a plurality of cracks are connected), micro-peeling of the film occurs to such an extent that it hardly affects the function of reflecting infrared rays. If a small piece that has caused micro-peeling of the dielectric multilayer film adheres to the effective pixel region, a stain is formed on the image.
すなわち、光透過性基板の両面に誘電体多層膜を形成した場合、固体撮像装置の良品率および長期的な信頼性が低下する。さらに、光透過性基板の両面に誘電体多層膜を形成すると、当然のことながら、固体撮像装置の小型化および薄型化の妨げになる。 That is, when the dielectric multilayer film is formed on both surfaces of the light transmissive substrate, the yield rate and long-term reliability of the solid-state imaging device are lowered. Furthermore, if dielectric multilayer films are formed on both surfaces of the light-transmitting substrate, it is a matter of course that miniaturization and thinning of the solid-state imaging device are hindered.
ここで、特許文献3の固体撮像装置141(図16参照)に特許文献1または特許文献2に記載の技術を適用すると、ユニットケース作製による作業の煩雑さやコストアップ、誘電体多層膜の微小剥離を解決すると同時に、固体撮像装置の小型化および薄型化を達成し得る。
Here, when the technique described in
特許文献1や特許文献2の問題は、以下の(1)〜(3)の理由によって解決し得る。(1)透光性蓋部を有効画素領域のサイズより若干大きくするだけでよいので、ボンディングワイヤと他の部材との接触を回避するための空間が不要になる、(2)上面にレンズが形成された透光性蓋部と固体撮像素子とが非常に薄い接着部を介して固定されているので、入射光の中心軸とレンズの中心軸とが大きく傾くことがない、および(3)小片化された透光性蓋部を用いているので、誘電体多層膜の膜応力によるレンズの変形が起こらない。
The problems of
特許文献3の固体撮像装置141に樹脂製レンズを適用する場合、図15を用いて説明した製造方法を採用すると、以下のような利点がある。図15に示した製造方法を用いることによって、製造コストの削減を達成し得る。また、樹脂製レンズの大きさを透光性蓋部と等しくすることができるので、迷光の入射を抑制し得る。大面積の透光性蓋部の上部に樹脂製レンズを形成した後、ダイシングによって分割するので、誘電体多層膜を形成したときに生じるような、膜応力による透光性蓋部の反りを抑制し得る。
When a resin lens is applied to the solid-
樹脂製レンズを適用した固体撮像装置141’について、図17を用いて以下に説明する。図17(a)は、樹脂製レンズを適用した固体撮像装置141’の構成およびレンズの端部に入射する光の様子を示す断面図であり、図17(b)は、図17(a)のレンズの端部付近を拡大した断面図である。
A solid-state imaging device 141 'to which a resin lens is applied will be described below with reference to FIG. FIG. 17A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-
図17(a)に示すように、固体撮像装置141’は、下部に外部接続端子150が形成された基板142、基板142の上面に形成されたセンサチップ146、センサチップ146の有効画素領域と対向するように配置された透光性蓋部145、センサチップ146と透光性蓋部145とを接着する接着層147、基板142の一部、センサチップ146の側壁および接着部の側壁を封止する封止樹脂148、ならびに透光性蓋部145を覆う樹脂製レンズ153を備えている。樹脂製レンズ153の上方には、撮像レンズ151が設けられている。
As shown in FIG. 17A, the solid-
空気層154は、センサチップ146、接着層147および透光性蓋部145に囲まれた、密閉された空間である。基板142とセンサチップ146とはワイヤ149を介して電気的に接続されている。
The
ここで、樹脂製レンズ153は、透光性蓋部145と同じ表面形状を有しており、センサチップ146の有効画素領域とほとんど同じ表面形状を有している。樹脂製レンズ153および透光性蓋部145の側壁は、平らな面を形成している。樹脂製レンズ153および透光性蓋部145の側壁が平らな面を形成しているのは、樹脂製レンズ153および透光性蓋部145が、ダイシングによって個片化されているためである。
Here, the
上記方法を用いて製造されているため、固体撮像装置141’は、製造コストの削減、迷光の入射の抑制、透光性蓋部145の反りの抑制を達成し得る。
Since it is manufactured using the above-described method, the solid-
しかし、樹脂製レンズ153の端部が平坦な側壁を有しているため、該側壁において光が反射される。樹脂製レンズ153の端部付近に入射する光170が、上記側壁において反射され、上記有効画素領域上に迷光として入射する。
However, since the end portion of the
樹脂製レンズ153の端部付近は、上記有効画素領域の真上からわずかに外側へはみ出している。
The vicinity of the end of the
このため、図17(b)に示すように、樹脂製レンズ153の端部付近に入射する光170は、樹脂製レンズ153の凸面において屈折された屈折光170aとして樹脂製レンズ153に入射する。屈折光170aは、樹脂製レンズ153の端部の上記側壁および封止樹脂148から露出した透光性蓋部145の側壁において反射した反射光170bになる。反射光170bは、上記有効画素領域上に画像の形成に不要な光として入射する。この結果、固体撮像装置141’を用いて形成された画像の画質が低下する。
Therefore, as shown in FIG. 17B, the light 170 incident near the end of the
ここで、上述のように、固体撮像装置141’において、封止樹脂148から透光性蓋部145の側壁の一部が露出している。これは、封止樹脂148が透光性蓋部145の上面に進入しないようにするためである。
Here, as described above, in the solid-
センサチップ146および透光性蓋部145などを樹脂封止する際、過剰量の流動性を有する封止樹脂148を充填すると、透光性蓋部145の上面に封止樹脂148が侵入し易くなる。よって、上記樹脂封止において、流動性を有する封止樹脂148は、センサチップ146および透光性蓋部145などの封止に必要な量よりも少なめに充填される。
When the
従って、封止樹脂148から透光性蓋部145の側壁の一部が露出する。通常、透光性蓋部145の側壁の内、透光性蓋部145の上面から高さ50〜100μm程度の部分が、封止樹脂148から露出している。
Therefore, a part of the side wall of the
以上のように、特許文献3の固体撮像装置にレンズ153を形成すると、透光性蓋部145の側壁およびレンズ153端部の側壁における光の反射に伴い、有効画素領域へ入射する迷光が増加する。特に、封止樹脂148を備えてない固体撮像装置において、透光性蓋部145の側壁の全面が光の反射面として機能する、有効画素領域へ入射する迷光がさらに増加する。
As described above, when the
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡便で安価な方法を用いて、小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性(耐環境性)および性能を付与した固体撮像装置およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to achieve downsizing and thinning using a simple and inexpensive method, and high reliability (environment resistance) and performance. And a manufacturing method thereof.
また、本発明の他の目的は、簡便で安価な方法を用いて、小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性(耐環境性)および性能を有する固体撮像装置を備えた撮影装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a photographing apparatus equipped with a solid-state imaging device that achieves downsizing and thinning using a simple and inexpensive method and has high reliability (environment resistance) and performance. Is to provide.
本発明の固体撮像素子は、上記課題を解決するために、少なくとも、有効画素領域が形成された固体撮像素子と、該有効画素領域と対向するように配置され、かつ該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板と、上記固体撮像素子の一部、および上記透明板の側壁を封止する封止樹脂と、該透明板上に形成され、かつ透明な樹脂から構成されたレンズと、を備えており、上記レンズの少なくとも一部が該封止樹脂と接している。 In order to solve the above-described problem, the solid-state imaging device of the present invention is disposed at least so as to face the effective pixel region and is equivalent to the effective pixel region. A transparent plate having a planar dimension, a part of the solid-state imaging device, and a sealing resin that seals a side wall of the transparent plate; a lens formed on the transparent plate and made of a transparent resin; And at least a part of the lens is in contact with the sealing resin.
上記構成において、有効画素領域の全体を覆うために、透明板上に形成されたレンズの一部が、さらに封止樹脂の上面と接している。つまり、透明板からレンズの一部が突出して、封止樹脂の上面にまたがるように、レンズが形成されているということである。よって、レンズを形成するために、ダイシングによって分割する必要がない。 In the above configuration, in order to cover the entire effective pixel region, a part of the lens formed on the transparent plate is further in contact with the upper surface of the sealing resin. That is, the lens is formed so that a part of the lens protrudes from the transparent plate and straddles the upper surface of the sealing resin. Therefore, it is not necessary to divide by dicing to form a lens .
レンズがダイシングによって分割されていないので、該レンズの端部は、光を反射してしまうような側壁を有していない。レンズの断面形状としては、例えば、通常のレンズと同様に略円弧を有している。このため、レンズの端部付近に入射する光は、図17を用いて説明したような、レンズの端部および封止樹脂から露出した透明板の側壁における反射を起こさない。 Since the lens is not divided by dicing, the end of the lens does not have a side wall that reflects light. As a cross-sectional shape of the lens, for example, it has a substantially arc shape like a normal lens. Therefore, light incident on the vicinity of the end portion of the lens, as described with reference to FIG. 17, not to cause reflection at the side wall of the transparent plate exposed from the end portion and the sealing resin of the lens.
レンズの端部付近に入射する光が反射されないので、有効画素領域に迷光が入射することを抑制することができる。 Since the light incident near the end of the lens is not reflected, stray light can be prevented from entering the effective pixel region.
また、上記構成を有することによって、固体撮像装置に光が入射することができる開口部は、透明板の平面寸法と同じであるので、有効画素領域とほとんど同じ大きさである。そして、レンズは透明板の外側(封止樹脂の一部)にも形成されているが、透明板の外側を覆うレンズ(レンズの有効領域外)に光が入射しても、レンズの直下にある封止樹脂において、その光は吸収されてしまう。つまり、レンズの有効領域外に入射する不要な光は、有効画素領域に入射しないか、無視してもよい程度である。 In addition, the opening that allows light to enter the solid-state imaging device by having the above-described configuration is almost the same size as the effective pixel region because it is the same as the planar size of the transparent plate. The lens is also formed on the outer side of the transparent plate (part of the sealing resin), but the light is incident on the lens covering the outside of the transparent plate (outside the effective area of the lens), directly under the lens In a certain sealing resin, the light is absorbed. That is, unnecessary light incident outside the effective area of the lens does not enter the effective pixel area or can be ignored.
また、固体撮像素子を保護するための透明板が、有効画素領域と同等の平面寸法を有しているので、固体撮像素子の小型化が容易である。さらに、固体撮像素子において変換された電気信号を外部へ出力するための配線を透明板と固体撮像素子の有効画素領域との間に配置する必要がない。つまり、透明板と固体撮像素子の有効画素領域とをより近くに配置することができるので、固体撮像素子を低背化(薄型化)することができる。 In addition, since the transparent plate for protecting the solid-state image sensor has a planar dimension equivalent to that of the effective pixel region, the solid-state image sensor can be easily downsized. Furthermore, it is not necessary to arrange wiring for outputting an electrical signal converted in the solid-state imaging device between the transparent plate and the effective pixel region of the solid-state imaging device. That is, since the transparent plate and the effective pixel area of the solid-state image sensor can be arranged closer to each other, the solid-state image sensor can be reduced in height (thinned).
また、上述のように、固体撮像素子とレンズが形成された透明板とを、より近い位置に配置することができる。よって、固体撮像素子と透明板とを平行に配置するためには、固体撮像素子と透明板とを均一な厚さを有する薄い部材を介して固定すればよい。このため、固体撮像素子に入射する光束の中心軸とレンズとの中心軸を容易に一致させることができる。 Further, as described above, the solid-state imaging device and the transparent plate on which the lens is formed can be disposed at closer positions. Therefore, in order to arrange the solid-state imaging device and the transparent plate in parallel, the solid-state imaging device and the transparent plate may be fixed via a thin member having a uniform thickness. For this reason, the central axis of the light beam incident on the solid-state image sensor and the central axis of the lens can be easily matched.
また、レンズを構成する材料として、エネルギー硬化性樹脂を採用することができる。つまり、図15に示したような成形型を用いてレンズを形成する方法を利用することができる。このため、所望の形状を有するレンズの凸面(パワーを有する非球面レンズ、フレネル形状を有するレンズおよび微細なレリーフ形状が施された回折レンズなど)を容易に形成することができる。 Moreover, an energy curable resin can be adopted as a material constituting the lens . That is, a method of forming a lens using a mold as shown in FIG. 15 can be used. Therefore, a convex surface of a lens having a desired shape (aspherical lens having power, a lens having a Fresnel shape, a diffractive lens having a fine relief shape, or the like) can be easily formed.
所望の位置に所望の形状のレンズを形成することができるので、固体撮像素子を用いて、収差が少なく、解像度の高い画像を形成することができる。 Since a lens having a desired shape can be formed at a desired position, an image with low aberration and high resolution can be formed using a solid-state imaging device.
本発明の固体撮像素子の製造において、大面積の透明板上に複数のレンズを形成することはできないが、レンズを除いて作製が完了し、封止樹脂や基板によって連結された状態の複数の固体撮像装置に対して、レンズを形成することができる。レンズの形成後、個々の固体撮像装置に分割すればよい。このため、所望の形状を有するレンズを容易に形成するとともに、一度の製造工程においてレンズを備えた複数の固体撮像装置を製造することができる。 In the production of the solid-state imaging device of the present invention, it is not possible to form a plurality of lenses on the transparent plate having a large area, making except lens is completed, a plurality of states connected by the sealing resin and the substrate A lens can be formed for the solid-state imaging device. What is necessary is just to divide | segment into each solid-state imaging device after formation of a lens . Therefore, a lens having a desired shape can be easily formed, and a plurality of solid-state imaging devices including the lens can be manufactured in a single manufacturing process.
以上のことから、簡便で安価な方法を用いて、小型化および薄型化を達成し、かつ高い性能を付与した固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。 From the above, there is an effect that it is possible to provide a solid-state imaging device that achieves miniaturization and thickness reduction and imparts high performance using a simple and inexpensive method.
本発明の固体撮像素子は、上記課題を解決するために、少なくとも、有効画素領域が形成された固体撮像素子と、該有効画素領域と対向するように配置され、かつ該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板と、該透明板上に形成され、かつ透明な樹脂から構成されたレンズと、を備えており、該レンズの少なくとも一部が該透明板の側壁と接している。 In order to solve the above-described problem, the solid-state imaging device of the present invention is disposed at least so as to face the effective pixel region and is equivalent to the effective pixel region. A transparent plate having a planar dimension and a lens formed on the transparent plate and made of a transparent resin are provided, and at least a part of the lens is in contact with the side wall of the transparent plate.
上記構成において、レンズの一部が透明板の側壁と接している。これは、透明板の側壁がレンズによって覆われていると言い換えることができる。透明板の側面が、レンズによって覆われていると、透明板の側面に入射した光のほとんどが反射せずに、該レンズへ透過していく。つまり、レンズの端部付近に入射した光の反射が抑制されるので、有効画素領域へ入射する迷光を減少させることができる。 In the above structure, part of the lens is in contact with the side wall of the transparent plate. In other words, the side wall of the transparent plate is covered with a lens . When the side surface of the transparent plate is covered with a lens , most of the light incident on the side surface of the transparent plate is not reflected but is transmitted to the lens . That is, since reflection of light incident near the end of the lens is suppressed, stray light incident on the effective pixel region can be reduced.
さらに、レンズが透明板の上面および側壁と接しているため、レンズが透明板の上面とのみ接している場合と比較して、レンズと透明板との接着力が強固である。つまり、レンズと透明板との接触面積が大きいため、レンズと透明板との接着力が向上する。 Furthermore, since the lens is in contact with the upper surface and the side wall of the transparent plate, as compared with the case where the lens is in contact only with the upper surface of the transparent plate, adhesion between the lens and the transparent plate is robust. That is, since the contact area between the lens and the transparent plate is large, the adhesive force between the lens and the transparent plate is improved.
また、レンズが透明板の上面および側壁と接しているため、レンズとして樹脂製のレンズを適用した固体撮像装置を高温条件に曝露したときに発生する、レンズの透明板からの剥離を抑制し得る。高温条件下に樹脂製のレンズを備えた固体撮像素子を曝露すると、樹脂製のレンズと透明板とが異なる熱膨張係数を有しているため、樹脂製のレンズは熱応力を受ける。 Further, since the lens is in contact with the upper surface and the side wall of the transparent plate, it occurs when the solid-state imaging device according to the lens made of resin as the lens was exposed to high temperature, can suppress the release from the transparent plate of the lens . Exposure of the solid-state imaging device having a lens made of resin in high temperature conditions, because the and the transparent plate made of resin lenses have different thermal expansion coefficients, resin lenses are subjected to thermal stress.
樹脂製のレンズが受ける上記熱応力は、せん断力だけでなく引張力も含まれる。樹脂は、引張力に対して変形しないよう反発する力(収縮する力)が強い。このため、透明板の上面および側壁と接するように(透明板の上面から側壁へ回りこむように)樹脂製のレンズを形成すると、高温条件下に曝露した場合、透明板は樹脂製のレンズによって締め付けられるような力を受ける。 The thermal stress received by the resin lens includes not only a shearing force but also a tensile force. Resin has a strong repulsive force (shrinking force) so as not to be deformed against the tensile force. For this reason, when a resin lens is formed so as to be in contact with the upper surface and side wall of the transparent plate (so as to wrap around from the upper surface of the transparent plate to the side wall), the transparent plate is tightened by the resin lens when exposed to high temperature conditions Receive the power to be able to.
従って、透明板と樹脂製のレンズとの密着性が向上する。透明板と樹脂製のレンズとの密着性が向上するので、高温条件下に樹脂製のレンズを備えた固体撮像装置を曝露したときに発生する、レンズの透明板からの剥離を抑制し得る。 Therefore, the adhesion between the transparent plate and the resin lens is improved. Since the adhesion between the transparent plate and the resin lens is improved, peeling of the lens from the transparent plate, which occurs when a solid-state imaging device including the resin lens is exposed under a high temperature condition, can be suppressed.
上記高温条件としては、固体撮像装置の実装工程の内、無鉛半田リフロー処理などを挙げることができる。固体撮像素子の実装方法として、無鉛半田リフロー処理を用いた場合、固体撮像素子の実装コストを削減することができる。 Examples of the high temperature condition include a lead-free solder reflow process in the mounting process of the solid-state imaging device. When lead-free solder reflow processing is used as a method for mounting a solid-state image sensor, the mounting cost of the solid-state image sensor can be reduced.
また、固体撮像装置に光が入射することができる開口部は、透明板の平面寸法と同じであるので、有効画素領域とほとんど同じ大きさである。つまり、レンズの有効領域外に入射する不要な光が、有効画素領域に入射しないか、無視してもよい程度である。 In addition, the opening through which light can enter the solid-state imaging device has the same size as the effective pixel region because it is the same as the planar size of the transparent plate. That is, unnecessary light incident outside the effective area of the lens does not enter the effective pixel area or can be ignored.
また、固体撮像素子を保護するための透明板が、有効画素領域と同等の平面寸法を有しているので、固体撮像素子の小型化が容易である。さらに、固体撮像素子において変換された電気信号を外部へ出力するための配線を透明板と固体撮像素子の有効画素領域との間に配置する必要がない。つまり、透明板と固体撮像素子の有効画素領域とをより近くに配置することができるので、固体撮像素子を低背化(薄型化)することができる。 In addition, since the transparent plate for protecting the solid-state image sensor has a planar dimension equivalent to that of the effective pixel region, the solid-state image sensor can be easily downsized. Furthermore, it is not necessary to arrange wiring for outputting an electrical signal converted in the solid-state imaging device between the transparent plate and the effective pixel region of the solid-state imaging device. That is, since the transparent plate and the effective pixel area of the solid-state image sensor can be arranged closer to each other, the solid-state image sensor can be reduced in height (thinned).
また、上述のように、固体撮像素子とレンズが形成された透明板とを、より近い位置に配置することができる。よって、固体撮像素子と透明板とを平行に配置するためには、固体撮像素子と透明板とを均一な厚さを有する薄い部材を介して固定すればよい。このため、固体撮像素子に入射する光束の中心軸とレンズとの中心軸を容易に一致させることができる。 Further, as described above, the solid-state imaging device and the transparent plate on which the lens is formed can be disposed at closer positions. Therefore, in order to arrange the solid-state imaging device and the transparent plate in parallel, the solid-state imaging device and the transparent plate may be fixed via a thin member having a uniform thickness. For this reason, the central axis of the light beam incident on the solid-state image sensor and the central axis of the lens can be easily matched.
また、レンズを構成する材料として、エネルギー硬化性樹脂を採用することができる。つまり、図15に示したような成形型を用いてレンズを形成する方法を利用することができる。このため、固体撮像素子を用いて、収差が少なく、解像度の高い画像を形成することができる。 Moreover, an energy curable resin can be adopted as a material constituting the lens . That is, a method of forming a lens using a mold as shown in FIG. 15 can be used. For this reason, it is possible to form an image with low aberration and high resolution by using the solid-state imaging device.
本発明の固体撮像素子の製造において、レンズを除いて作製が完了し、封止樹脂や基板によって連結された状態の複数の固体撮像装置に対して、レンズを形成することができる。レンズの形成後、個々の固体撮像装置に分割すればよい。このため、所望の形状を有するレンズを容易に形成するとともに、一度の製造工程においてレンズを備えた複数の固体撮像装置を製造することができる。 In the manufacture of the solid-state imaging device of the present invention, the lens can be formed on a plurality of solid-state imaging devices that are manufactured by removing the lens and are connected by a sealing resin or a substrate. What is necessary is just to divide | segment into each solid-state imaging device after formation of a lens . Therefore, a lens having a desired shape can be easily formed, and a plurality of solid-state imaging devices including the lens can be manufactured in a single manufacturing process.
以上のことから、上述の固体撮像装置と同様の効果を奏する。 As described above, the same effects as those of the above-described solid-state imaging device can be obtained.
また、本発明の固体撮像素子において、上記該レンズの一部が、該レンズと上記封止樹脂との物理的な接着力または化学的な結合力を向上させるための接着力向上部を介して、該封止樹脂表面と接着されていることが好ましい。 Further, in the solid-state imaging device of the present invention, a portion of the said lens, via the adhesion enhancing section for improving the physical adhesion or chemical bonding force between the lens and the sealing resin The surface of the sealing resin is preferably adhered.
本願の発明者らは、レンズを、その一部を封止樹脂と接するように形成する場合、以下の点について注意すべきであることを見出している。 The inventors of the present application have found that the following points should be noted when the lens is formed so that a part thereof is in contact with the sealing resin.
有機物から構成されているレンズは、無機物から構成されている透明板に対して十分な接着力を有しているが、有機物から構成され、かつ物理的および化学的に不活性な状態の封止樹脂に対してはあまり強い接着力を有していない。さらに、通常、レンズと封止樹脂とが熱膨張係数が異なる材料から構成されている。よって、固体撮像装置がおかれる温度条件が変化すると、レンズは、封止樹脂との接触部において剥離する可能性があることを考慮すべきである。 A lens made of an organic material has sufficient adhesion to a transparent plate made of an inorganic material, but is made of an organic material and sealed physically and chemically inactive. It does not have a very strong adhesion to resin. Further, the lens and the sealing resin are usually made of materials having different thermal expansion coefficients. Therefore, it should be considered that the lens may peel off at the contact portion with the sealing resin when the temperature condition in which the solid-state imaging device is placed changes.
固体撮像装置がおかれる温度条件の変化としては、例えば、製造工程における加熱冷却処理や製品への実装後における使用環境の変化などである。このため、固体撮像装置の良品率および長期的な信頼性を向上させるために、レンズと封止樹脂との物理的な接着力または化学的な結合力を向上させることが好ましいと考えられる。 Examples of the change in temperature condition in which the solid-state imaging device is placed include a heating / cooling process in a manufacturing process and a change in use environment after mounting on a product. For this reason, in order to improve the yield rate and long-term reliability of the solid-state imaging device, it is considered preferable to improve the physical adhesive force or chemical bonding force between the lens and the sealing resin.
上記構成において、接着力向上部は、封止樹脂の表面が有する形状、または封止樹脂の表面に付与された構成であり得る。接着力向上部は、例えば、封止樹脂の表面の微小な凹凸、および/または官能基などである。 The said structure WHEREIN: The adhesive force improvement part may be the shape which the surface of the sealing resin has, or the structure provided to the surface of the sealing resin. The adhesion improving portion is, for example, minute irregularities on the surface of the sealing resin and / or a functional group.
例えば、接着力向上部が封止樹脂の表面の微小な凹凸である場合、レンズと封止樹脂表面との接触面積が大きくなる、さらに該微小な凹凸がレンズに食い込むことによって引っ掛け部として作用することから、レンズと封止樹脂との物理的な接着力を向上し得る。 For example, when the adhesion improving portion is a minute unevenness on the surface of the sealing resin, the contact area between the lens and the surface of the sealing resin increases, and further, the minute unevenness acts as a hook portion by biting into the lens. Therefore, the physical adhesive force between the lens and the sealing resin can be improved.
封止樹脂の表面に微小な凹凸を形成する方法としては、Arプラズマ処理を挙げることができる。封止樹脂の表面にArプラズマ処理を施すことによって、樹脂封止の表面を粗化することができる。ここで、樹脂封止において封止の完了した固体撮像装置を金型から引き離すために封止樹脂の表面には離型剤が付着している。封止樹脂の表面に付着した離型剤は、封止樹脂とレンズとの接着力を低下させる。Arプラズマ処理によって、封止樹脂の表面に付着した離型剤を除去することができるので、封止樹脂とレンズとの接着力の向上に寄与する。 Ar plasma treatment can be mentioned as a method for forming minute irregularities on the surface of the sealing resin. By subjecting the surface of the sealing resin to Ar plasma treatment, the surface of the resin sealing can be roughened. Here, a release agent is attached to the surface of the sealing resin in order to separate the solid-state imaging device that has been sealed in the resin sealing from the mold. The mold release agent attached to the surface of the sealing resin reduces the adhesive force between the sealing resin and the lens . Since the release agent adhering to the surface of the sealing resin can be removed by the Ar plasma treatment, it contributes to an improvement in the adhesive force between the sealing resin and the lens .
また、例えば、接着力向上部が水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基である場合、封止樹脂の表面を化学的に活性化した状態に改質することができる。このため、官能基を介して、封止樹脂とレンズとの化学的な結合力を向上させることができる。 In addition, for example, when the adhesion improving portion is a functional group such as a hydroxyl group, a carbonyl group, or a carboxyl group, the surface of the sealing resin can be modified into a chemically activated state. For this reason, the chemical bonding force between the sealing resin and the lens can be improved via the functional group.
封止樹脂の表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を付与する方法としては、大気中におけるコロナ放電、O2 プラズマ処理やCH4 プラズマ処理を挙げることができる。封止樹脂の表面に大気中におけるコロナ放電、O2 プラズマ処理やCH4 プラズマ処理を施すことによって、封止樹脂の表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を付与する。封止樹脂の表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を付与すれば、封止樹脂の表面に化学的な活性を付与することができる。 Examples of the method for imparting a functional group such as a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group to the surface of the sealing resin include corona discharge in the atmosphere, O 2 plasma treatment, and CH 4 plasma treatment. By applying corona discharge, O 2 plasma treatment or CH 4 plasma treatment in the atmosphere to the surface of the sealing resin, functional groups such as a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group are imparted to the surface of the sealing resin. If functional groups such as a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group are added to the surface of the sealing resin, chemical activity can be provided to the surface of the sealing resin.
なお、接着力向上部が、封止樹脂の表面の微小な凹凸、および官能基である場合、封止樹脂とレンズと物理的な接着力および化学的な結合力を、同時に向上させることができる。 Incidentally, adhesion enhancing section, minute irregularities on the surface of the sealing resin, and optionally a functional group, the sealing resin and the lens and physical adhesion and chemical bonding force can be improved at the same time .
以上に例示したような接着力向上部を、レンズと封止樹脂との間に形成することによって、レンズと封止樹脂との物理的な接着力または化学的な結合力を向上させることができる。 The adhesion enhancing section as illustrated above, by forming between the lens and the sealing resin, thereby improving the physical adhesion or chemical bonding force between the lens and the sealing resin .
レンズが封止樹脂から剥離し易くなる原因としては、上述のように、レンズおよび封止樹脂のそれぞれが有する熱膨張係数が異なるため、固体撮像装置の製造工程における加熱冷却処理、および固体撮像装置を製品に実装した後における該製品の使用環境の変化(季節の変化による温度変化)などである。レンズと封止樹脂との間に接着力向上部が形成されていることによって、製造工程および最終製品化の後において、レンズの封止樹脂からの剥離を抑制することができる。 The reason why the lens is easily peeled off from the sealing resin is that, as described above, the thermal expansion coefficients of the lens and the sealing resin are different from each other. Change in the usage environment of the product after the product is mounted on the product (temperature change due to seasonal change). By forming the adhesive force improving portion between the lens and the sealing resin, it is possible to suppress peeling of the lens from the sealing resin after the manufacturing process and the final product.
以上のことから、上述の効果に加え、高い信頼性(耐環境性)および製品歩留まりを向上し得る。 From the above, in addition to the above effects, high reliability (environment resistance) and product yield can be improved.
また、本発明の固体撮像素子において、上記接着力向上部は、上記封止樹脂の粗化された表面であってもよい。 Moreover, the solid-state image sensor of this invention WHEREIN: The said adhesive force improvement part may be the roughened surface of the said sealing resin.
上述のように、封止樹脂の表面が粗化されていれば、レンズと封止樹脂との接着性を向上し得る。 As described above, if the surface of the sealing resin is roughened, the adhesion between the lens and the sealing resin can be improved.
また、本発明の固体撮像素子において、上記接着力向上部は、上記封止樹脂の表面に付与された官能基であってもよい。 Moreover, the solid-state image sensor of this invention WHEREIN: The functional group provided to the surface of the said sealing resin may be sufficient as the said adhesive force improvement part.
上記構成における官能基としては、例えば、水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などを挙げることができる。封止樹脂の表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基を付与すれば、従来公知の種々の透明な樹脂によって形成したレンズと封止樹脂との化学的な結合力(反応性)を向上し得る。 Examples of the functional group in the above configuration include a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group. If a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group are added to the surface of the sealing resin, the chemical bonding force (reactivity) between the lens formed of various conventionally known transparent resins and the sealing resin can be improved.
封止樹脂表面に付与された水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基との結合力が強い、透明な樹脂としては、例えば、変性アクリレート樹脂、メタクリレート複合樹脂、ポリシロキサン系樹脂、シリコーンレジン、シリコーンゴム、シリカ配合複合型エポキシ樹脂、および透明ポリイミドなどを挙げることができる。 Examples of transparent resins having strong bonding strength with hydroxyl groups, carbonyl groups and carboxyl groups provided on the surface of the sealing resin include modified acrylate resins, methacrylate composite resins, polysiloxane resins, silicone resins, silicone rubbers, and silica. A compounding composite type epoxy resin, a transparent polyimide, etc. can be mentioned.
さらに、封止樹脂表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基を付与した場合、通常、無機物と有機物とを密着させるために用いる従来公知の種々のシランカップリング剤を、いずれも有機物から構成されているレンズと封止樹脂との結合力を向上させるために用いることができる。 Furthermore, when a hydroxyl group, a carbonyl group and a carboxyl group are imparted to the surface of the sealing resin, all of the conventionally known various silane coupling agents used for bringing an inorganic substance and an organic substance into close contact are usually composed of an organic substance. It can be used to improve the bonding force between the lens and the sealing resin.
従来公知のシランカップリング剤とレンズの材料との好ましい組み合わせとしては、例えば、以下の2通り:
(1)変性アクリレート樹脂およびメタクリレート複合樹脂などとアミノ系の、またはメタクリロキシ系のシランカップリング剤との組み合わせ;ならびに
(2)ポリシロキサン系樹脂、シリコーンレジン、シリコーンゴム、シリカ配合複合型エポキシ樹脂、および透明ポリイミドなどとアミノ系の、またはエポキシ系のシランカップリング剤との組み合わせ
を挙げることができる。
Examples of a preferable combination of a conventionally known silane coupling agent and a lens material include the following two types:
(1) A combination of a modified acrylate resin and a methacrylate composite resin and an amino or methacryloxy silane coupling agent; and (2) a polysiloxane resin, a silicone resin, a silicone rubber, a silica-containing composite epoxy resin, Further, a combination of a transparent polyimide or the like and an amino or epoxy silane coupling agent can be given.
以上のように、封止樹脂の表面に官能基が付与されていれば、レンズと封止樹脂との接着性を向上し得る。 As described above, if a functional group is imparted to the surface of the sealing resin, the adhesion between the lens and the sealing resin can be improved.
また、本発明の固体撮像素子において、上記透明板と上記レンズとの間には、さらにシランカップリング剤が付与されていることが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, it is preferable that a silane coupling agent is further provided between the transparent plate and the lens .
透明板上にレンズとの結合力を向上し得るようなシランカップリング剤を付与することによって、透明板とレンズとの接着をさらに強固にすることができる。 By providing a silane coupling agent that can improve the bonding force with the lens on the transparent plate, the adhesion between the transparent plate and the lens can be further strengthened.
例えば、透明板とレンズとの向上し得るシランカップリング剤としては、エポキシ系やアミノ系のシランカップリング剤を挙げられる。 For example, the silane coupling agent that can improve the transparent plate and the lens includes an epoxy-based or amino-based silane coupling agent.
透明板とレンズとは、もともと接着力が強い。さらに、透明板とレンズとの接着力を向上させることによって、レンズ全体の剥離を抑制する。もし、封止樹脂とレンズとが剥離した場合であっても、少なくとも透明板上が、レンズに覆われた状態を維持し得る。 Originally, the transparent plate and the lens have strong adhesion. Furthermore, peeling of the whole lens is suppressed by improving the adhesive force between the transparent plate and the lens . If, even when the sealing resin and the lens is peeled off, the upper at least a transparent plate may remain covered by the lens.
よって、固体撮像素子の生産歩留まり、および固体撮像素子を備えた最終製品の信頼性を、さらに向上し得るという効果を奏する。 Therefore, the production yield of the solid-state image sensor and the reliability of the final product including the solid-state image sensor can be further improved.
また、本発明の固体撮像素子において、上記レンズは、−60℃〜270℃の温度条件において、80%以上の可視光の透過率を有していることが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, it is preferable that the lens has a visible light transmittance of 80% or more under a temperature condition of −60 ° C. to 270 ° C.
上記温度条件においてレンズを構成する樹脂が変性した場合、固体撮像素子を適切に補正し得なくなる。しかし、上記構成を有することによって、レンズが上記温度条件に曝された場合であっても、固体撮像素子に入射する光を、固体撮像素子にほぼ垂直に入射するように補正するというレンズの作用を維持し得る。 If the resin constituting the lens is denatured under the above temperature conditions, the solid-state imaging device cannot be corrected appropriately. However, by having the above configuration, even when the lens is exposed to the above temperature condition, the lens function corrects the light incident on the solid-state image sensor so that the light enters the solid-state image sensor almost perpendicularly. Can be maintained.
ここで、レンズを形成しない場合、通常、固体撮像装置は、その外部接続端子とFPCなどの基板上の配線とをリフロー処理によって半田を熔解および凝固させることによって基板に実装される。リフロー処理の後、固体撮像装置に光学レンズを搭載することによって撮影装置(カメラモジュール)を作製する。 Here, when a lens is not formed, the solid-state imaging device is usually mounted on the substrate by melting and solidifying the solder by reflow processing between the external connection terminal and the wiring on the substrate such as an FPC. After the reflow process, an imaging device (camera module) is manufactured by mounting an optical lens on the solid-state imaging device.
固体撮像装置のリフロー処理による実装は、例えば、固体撮像装置をフレキシブルプリント基板(FPC:flexible printed circuits)などにマウントする場合、無鉛半田リフロー実装工程を、図18に示すような温度プロファイルで行う。 For example, when mounting the solid-state imaging device on a flexible printed circuit (FPC) or the like, a lead-free solder reflow mounting process is performed with a temperature profile as shown in FIG.
加熱処理を開始する前に、半田と固体撮像装置の外部接続端子とを位置合わせしながら、基板に固体撮像装置を載置する。図18に示すように、基板上の半田を溶解させるための本加熱を行う前に、予備加熱を行って180℃程度まで温度を上昇させる。その後、本加熱によって250℃まで温度を上昇させる。そして、リフロー実装工程のピーク温度である250℃を維持する。半田が十分に熔解した時点で、加熱を終了する。熔解した半田に固体撮像装置の外部接続端子が沈み込む。この状態で冷却すれば、基板と固体撮像装置との電気的接続が完了する。 Before starting the heat treatment, the solid-state imaging device is placed on the substrate while aligning the solder and the external connection terminal of the solid-state imaging device. As shown in FIG. 18, before performing the main heating for dissolving the solder on the substrate, preheating is performed to raise the temperature to about 180.degree. Then, temperature is raised to 250 degreeC by this heating. And 250 degreeC which is the peak temperature of a reflow mounting process is maintained. When the solder is sufficiently melted, the heating is finished. The external connection terminal of the solid-state imaging device sinks into the melted solder. If it cools in this state, the electrical connection of a board | substrate and a solid-state imaging device will be completed.
固体撮像装置の透明板上にレンズを形成する場合、リフロー処理を用いた実装方法として2通りの方法が考えられる。 When forming a lens on a transparent plate of a solid-state imaging device, two methods are conceivable as mounting methods using reflow processing.
1つ目は、固体撮像装置を基板に実装した後の透明板上にレンズを形成する方法である。この方法では、FPC(基板)の形状や大きさに合わせた、レンズを形成するための装置を多種類、用意する必要がある。つまり携帯電話やPDAなどの機器に合わせて、FPCの形状や大きさを変える必要があるため、製造する機器の種類だけレンズを形成するための装置を用意する必要がある。つまり、同一の形状のレンズを形成する場合であっても、同一の装置を用いた同一の工程によってレンズを形成することができないので、製造工程の煩雑化および製造コストの増大を招く。 The first is a method of forming a lens on a transparent plate after the solid-state imaging device is mounted on the substrate. In this method, it is necessary to prepare many types of apparatuses for forming lenses in accordance with the shape and size of the FPC (substrate). That is, since it is necessary to change the shape and size of the FPC in accordance with a device such as a mobile phone or a PDA, it is necessary to prepare an apparatus for forming lenses for only the types of devices to be manufactured. In other words, even in the case of forming the same shape of the lens, it is not possible to form a lens by the same process using the same device, causing an increase in complexity and manufacturing costs of the manufacturing process.
2つ目は、透明板上にレンズを形成した後、リフロー処理を行うことによってFPC等に固体撮像装置をマウントする方法である。 The second is a method of mounting a solid-state imaging device on an FPC or the like by performing a reflow process after forming a lens on a transparent plate.
しかし、通常、レンズを構成し得るような樹脂を150℃以上の温度に曝露すると、樹脂製レンズが変形する。このため、樹脂製レンズを透明板上に形成した状態では、リフロー処理を用いて固体撮像装置を基板へ実装することができない。 However, when a resin that can constitute a lens is exposed to a temperature of 150 ° C. or higher, the resin lens is deformed. For this reason, in a state where the resin lens is formed on the transparent plate, the solid-state imaging device cannot be mounted on the substrate using the reflow process.
さらに、リフロー実装工程における加熱および冷却によって、樹脂製レンズと封止樹脂とが膨張および収縮する。樹脂製レンズと封止樹脂とを構成する材料がそれぞれ異なるため、熱膨張係数も異なる。つまり、リフロー実装工程の加熱および冷却によって、樹脂製レンズと封止樹脂との膨張率および収縮率が異なる。よって、樹脂製レンズが封止樹脂から剥離しやすい。 Further, the resin lens and the sealing resin expand and contract by heating and cooling in the reflow mounting process. Since the materials constituting the resin lens and the sealing resin are different, the thermal expansion coefficients are also different. That is, the expansion rate and contraction rate of the resin lens and the sealing resin differ depending on the heating and cooling in the reflow mounting process. Therefore, the resin lens is easily peeled off from the sealing resin.
ここで、例えば、アルキル基および/またはフェニル基を有するシリコーン樹脂、ならびに炭素骨格とシリコーン骨格とがハイブリッドされた有機無機ハイブリッドシリコーン樹脂などのエネルギー硬化性樹脂を用いて、レンズを構成すれば、上記温度条件におけるレンズの変形および変性を抑制することができる。 Here, for example, if an energy curable resin such as a silicone resin having an alkyl group and / or a phenyl group and an organic-inorganic hybrid silicone resin in which a carbon skeleton and a silicone skeleton are hybridized is used, the above-described lens can be used. It is possible to suppress lens deformation and modification under temperature conditions.
レンズを構成するために好ましい材料として、より具体的には、変性アクリレート樹脂、メタクリレート複合樹脂、ポリシロキサン系樹脂、シリコーンレジン、シリコーンゴム、シリカ配合複合型エポキシ樹脂、および透明ポリイミドなどを挙げることができる。 More preferable materials for constituting the lens include a modified acrylate resin, a methacrylate composite resin, a polysiloxane resin, a silicone resin, a silicone rubber, a silica-containing composite epoxy resin, and a transparent polyimide. it can.
すなわち、例示したような材料からレンズを構成することによって、透明板上にレンズを形成した状態であっても、リフロー処理によって固体撮像装置を基板に実装することができる。 That is, by configuring the lens from the exemplified materials, the solid-state imaging device can be mounted on the substrate by reflow processing even in a state where the lens is formed on the transparent plate.
よって、より安価かつ簡便な方法を用いて、信頼性の高い固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to provide a highly reliable solid-state imaging device using a cheaper and simpler method.
また、本発明の固体撮像素子において、上記透明板の一部は、上記レンズから露出していることが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, it is preferable that a part of the transparent plate is exposed from the lens .
透明板の一部がレンズから露出している構成は、以下のような方法で実現することができる。 Configuration in which a part of the transparent plate is exposed from the lens can be realized by the following method.
例えば、透明板の平面形状が正方形である場合、図15に示したような成形型を用いてレンズを形成する方法において、成形型の平坦な部分が正方形の透明板が有する4つの角と密着した状態において、エネルギー硬化性樹脂を硬化させることによって上記構成を実現できる。 For example, when the planar shape of the transparent plate is a square, in the method of forming a lens using a mold as shown in FIG. 15, the flat portion of the mold closely contacts the four corners of the square transparent plate. In this state, the above configuration can be realized by curing the energy curable resin.
上記例示において、成形型の平坦な部分が正方形の透明板が有する4つの角と密着しているので、形成されたレンズの中心軸が透明板の平坦面と垂直になるように形成することが容易である。上述のように、透明板と固体撮像素子とを平行に配置することがようである。 In the above example, since the flat portion of the mold is in close contact with the four corners of the square transparent plate, the center axis of the formed lens may be formed to be perpendicular to the flat surface of the transparent plate. Easy. As described above, it seems that the transparent plate and the solid-state imaging device are arranged in parallel.
すなわち、上記構成を有することによって、レンズの中心軸が固体撮像素子と垂直になるように形成することが容易である。 That is, by having the above configuration, it is easy to form the lens so that the central axis of the lens is perpendicular to the solid-state imaging device.
また、本発明の固体撮像素子において、上記レンズの可視光に対する屈折率は、1.3〜1.4であることが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, the refractive index of the lens with respect to visible light is preferably 1.3 to 1.4.
通常、固体撮像素子への光の入射効率を向上させるために、レンズの光の入射面には反射防止コーティングが施される。反射防止コーティング用の材料が有する熱膨張係数は、レンズを構成する樹脂の熱膨張係数と比較して、約0.1〜0.01倍程度である。このため、固体撮像装置の製造工程に含まれる加熱冷却処理(特に、リフロー処理)において、反射防止コーティングの割れや剥がれが生じる。反射防止コーティングに割れや剥がれが生じた箇所において入射効率が低下するため、形成された画像にムラが生じる。 Usually, in order to improve the light incident efficiency to the solid-state image sensor, an antireflection coating is applied to the light incident surface of the lens . The thermal expansion coefficient of the material for antireflection coating is about 0.1 to 0.01 times that of the resin constituting the lens . For this reason, in the heating / cooling process (particularly, the reflow process) included in the manufacturing process of the solid-state imaging device, the antireflection coating is cracked or peeled off. Since the incident efficiency is reduced at a location where the antireflection coating is cracked or peeled, unevenness occurs in the formed image.
反射防止コーティングを行う方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法を挙げることができる。例えば、リフロー処理の後に反射防止コーティングを行う場合、基板に実装した固体撮像装置にコーティングを施さなければならないので、コーティング用装置が大型化すること、コーティング処理の煩雑化および処理時間の延長など製造コストの増大に繋がる。特に、コーティング方法が真空条件を必要とするものであれば、コーティング用装置内の真空度を維持するのが困難である。 Examples of the method for performing the antireflection coating include a vacuum deposition method and a sputtering method. For example, when anti-reflection coating is performed after reflow processing, the coating must be applied to the solid-state imaging device mounted on the substrate, so that the size of the coating device is increased, the coating processing is complicated, and the processing time is extended. This leads to an increase in cost. In particular, if the coating method requires vacuum conditions, it is difficult to maintain the degree of vacuum in the coating apparatus.
ここで、本発明に係る固体撮像素子が上記構成を有することによって、レンズの光の入射面における光の反射を、形成された画像の画質に影響を与えない程度にまで抑制することができる。すなわち、入射効率を向上させるために反射防止コーティングを施す必要がない。 Here, when the solid-state imaging device according to the present invention has the above-described configuration, reflection of light on the light incident surface of the lens can be suppressed to a level that does not affect the image quality of the formed image. That is, it is not necessary to apply an antireflection coating to improve the incidence efficiency.
よって、製造工程の簡略化および製造コストの低減を達成し得るという効果を奏する。 Therefore, there is an effect that the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明の固体撮像素子において、上記レンズには、上記有効画素領域の外側へ向かって封止樹脂の外縁付近まで形成されている、平坦な上面を有する張り出しが形成されていることが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, it is preferable that the lens is formed with an overhang having a flat upper surface that is formed to the outer edge of the sealing resin toward the outside of the effective pixel region. .
例えば、張り出しは、図15に示したような成形型を用いてレンズを形成する方法において形成すればよい。この場合、張り出しを形成する方法として以下の方法を挙げることができる。 For example, the overhang may be formed in a method of forming a lens by using a mold as shown in FIG. 15. In this case, the following method can be cited as a method for forming the overhang.
成形型にレンズの凸面を形成するための略球状の窪みとそのくぼみの周りに平坦な窪みとを形成し、かつ過剰量のエネルギー硬化性樹脂を充填する方法である。平坦な窪みは、その端部が封止樹脂の外縁付近を対向するように形成されていればよい。 This is a method of forming a substantially spherical depression for forming a convex surface of a lens in a molding die and a flat depression around the depression, and filling an excessive amount of energy curable resin. The flat dent should just be formed so that the edge part may oppose the outer edge vicinity of sealing resin.
エネルギー硬化性樹脂を充填した成形型を透明板に押し付ける。すると、エネルギー硬化性樹脂の一部は、上記略球状の窪みからその窪みの周りの平坦な窪みに向かって押し出される。さらに、エネルギー硬化性樹脂の一部は、周りの平坦な上記窪みにから上記型の外側に押し出される。 The mold filled with the energy curable resin is pressed against the transparent plate. Then, a part of the energy curable resin is pushed out from the substantially spherical depression toward the flat depression around the depression. Furthermore, a part of the energy curable resin is pushed out of the mold from the surrounding flat depression.
このとき、エネルギー硬化性樹脂を充填した型を透明板に接触させたときに生じる気泡を、略球状の窪みには収まりきらないエネルギー硬化性樹脂を用いて成形型の平坦な窪みに気泡を押し出すことができる。さらに、平坦な窪みに押し出されてきた気泡を成形型の外側へ押し出すことができる。なお、上記気泡は、レンズの凸面から押しだされていればよく、成形型の平坦な窪みまたはその窪みの外側に押し出されていればよい。 At this time, bubbles generated when the mold filled with the energy curable resin is brought into contact with the transparent plate are pushed out into the flat depression of the mold using an energy curable resin that does not fit in the substantially spherical depression. be able to. Furthermore, the air bubbles that have been pushed into the flat recess can be pushed out of the mold. The bubbles need only be pushed out from the convex surface of the lens , and need only be pushed out into the flat depression of the mold or the outside of the depression.
このように、レンズが外側に向かって張り出しを有していれば、エネルギー硬化性樹脂を用いてレンズを形成する場合、凸面を構成する部分に気泡が入ることを抑制し得る。 Thus, if the lens has an overhanging outward, when the lens is formed using the energy curable resin, bubbles can be prevented from entering the portion constituting the convex surface.
ここで、固体撮像装置を用いて撮影装置を作製するためには、固体撮像装置に光路画定器であるレンズを配置する。レンズの中心は、固体撮像素子の有効画素領域の中心と対向するように配置される。レンズの中心が有効画素領域の中心と正確に対向していないと、レンズを通過する(固体撮像装置に入射する)光の光路がずれを生じる。光路のずれは撮影装置によって形成された画像にゆがみやムラを生じるため、レンズの正確な配置は撮影装置の良品率を左右する。 Here, in order to manufacture an imaging device using a solid-state imaging device, a lens that is an optical path delimiter is arranged in the solid-state imaging device. The center of the lens is disposed so as to face the center of the effective pixel region of the solid-state image sensor. If the center of the lens is not exactly opposite to the center of the effective pixel region, the optical path of light passing through the lens (incident on the solid-state imaging device) is shifted. Since the deviation of the optical path causes distortion and unevenness in the image formed by the photographing apparatus, the correct arrangement of the lenses affects the yield rate of the photographing apparatus.
レンズは、通常、その側面からレンズを固定する部材(レンズ固定部)を介して、固体撮像装置における封止樹脂の外縁付近に取り付けられる。レンズの中心と有効画素領域の中心とを正確に対向するようにレンズを取り付けるためには、固体撮像装置におけるレンズ固定部を取り付けるための箇所(取り付け箇所)が、固体撮像素子と平行に形成されている必要がある。 The lens is usually attached to the vicinity of the outer edge of the sealing resin in the solid-state imaging device via a member (lens fixing portion) that fixes the lens from its side surface. In order to attach the lens so that the center of the lens and the center of the effective pixel area are accurately opposed to each other, a location (attachment location) for attaching the lens fixing portion in the solid-state imaging device is formed in parallel with the solid-state imaging device. Need to be.
ここで、上記構成において、上記張り出しが封止樹脂の外縁付近まで形成されているとは、該張り出しがレンズ固定部の取り付け箇所の一部に達するように形成されていると言い換えることができる。 Here, in the above configuration, the fact that the overhang is formed up to the vicinity of the outer edge of the sealing resin can be said in other words that the overhang is formed so as to reach a part of the attachment portion of the lens fixing portion.
よって、本発明に係る固体撮像装置は、レンズの張り出しが封止樹脂の外縁付近まで形成されているので、レンズ固定部の取り付け箇所を固体撮像素子と平行に形成することが容易である。また、レンズ固定部の取り付け箇所を固体撮像素子と平行になるように補正することができる。 Therefore, in the solid-state imaging device according to the present invention, since the protruding lens is formed up to the vicinity of the outer edge of the sealing resin, it is easy to form the attachment portion of the lens fixing portion in parallel with the solid-state imaging device. Further, it is possible to correct the mounting position of the lens fixing portion so as to be parallel to the solid-state imaging device.
これは、固体撮像装置における取り付け箇所の上面を、成形型を用いて形成することができるためである。成形型にエネルギー硬化性樹脂を充填して、固体撮像装置におけるレンズ固定部の取り付け面を形成すれば、容易に該取り付け面を均す、または固体撮像素子と平行にすることができる。 This is because the upper surface of the attachment location in the solid-state imaging device can be formed using a mold. If the mounting surface of the lens fixing portion in the solid-state imaging device is formed by filling the mold with the energy curable resin, the mounting surface can be easily leveled or parallel to the solid-state imaging device.
さらに、レンズとその張り出しとが一体に形成されている。よって、レンズと封止樹脂との接触面積を大きくすることができる。つまり、レンズと封止樹脂との物理的な接着力を向上させることができる。このため、レンズの端部の変形および封止樹脂からの剥離をさらに抑制することができる。 Furthermore, the lens and its overhang are integrally formed. Therefore, the contact area between the lens and the sealing resin can be increased. That is, the physical adhesive force between the lens and the sealing resin can be improved. For this reason, deformation of the end portion of the lens and peeling from the sealing resin can be further suppressed.
以上のことから、より一層、信頼性(耐環境性)を高めた固体撮像装置の生産歩留まりを向上させることができるという効果を奏する。 From the above, there is an effect that the production yield of the solid-state imaging device with improved reliability (environment resistance) can be further improved.
また、本発明の撮影装置は、上記固体撮像装置を備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the imaging device of the present invention includes the solid-state imaging device.
上記構成を有することによって、簡便で安価な方法を用いて小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性(耐環境性)および性能を付与した撮影装置を提供することができる。 By having the above-described configuration, it is possible to provide a photographing apparatus that achieves downsizing and thinning using a simple and inexpensive method and that has high reliability (environment resistance) and performance.
本発明の固体撮像素子の製造方法は、上記課題を解決するために、少なくとも、固体撮像素子の有効画素領域と対向するように該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板を配置する工程と、少なくとも該固体撮像素子の一部および該透明板の側壁を樹脂封止する工程と、該透明板上、および該封止樹脂上の一部に、透明な樹脂から構成されたレンズを形成する工程とを包含する。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a step of disposing at least a transparent plate having a planar dimension equivalent to the effective pixel region so as to face the effective pixel region of the solid-state imaging device. When the steps of the side wall of the resin sealing portion and the transparent plate of at least said solid imaging element, said transparent plate, and on a part of the sealing resin, the lens formed of a transparent resin formed The process of including.
上記構成おいて、レンズは、封止樹脂上の一部にも形成されている。つまり、透明板からレンズの一部が突出するように、レンズが形成されているということである。よって、レンズを形成するために、ダイシングによって分割する必要がない。 In the above configuration, the lens is also formed on a part of the sealing resin. That is that a portion of the lens from the transparent plate so as to protrude, the lens is formed. Therefore, it is not necessary to divide by dicing to form a lens .
レンズがダイシングによって分割されていないので、該レンズの端部は、光を反射してしまうような側壁を有していない。レンズの断面形状としては、例えば、通常のレンズと同様に略円弧を有している。このため、レンズの端部付近に入射する光は、図17を用いて説明したような、レンズの端部および封止樹脂から露出した透明板の側壁における反射を起こさない。 Since the lens is not divided by dicing, the end of the lens does not have a side wall that reflects light. As a cross-sectional shape of the lens, for example, it has a substantially arc shape like a normal lens. Therefore, light incident on the vicinity of the end portion of the lens, as described with reference to FIG. 17, not to cause reflection at the side wall of the transparent plate exposed from the end portion and the sealing resin of the lens.
レンズの端部付近に入射する光が反射されないので、有効画素領域に迷光が入射することを抑制することができる。 Since the light incident near the end of the lens is not reflected, stray light can be prevented from entering the effective pixel region.
すなわち、上記固体撮像装置と同様の効果を奏する。 That is, the same effect as the solid-state imaging device is achieved.
本発明の固体撮像素子の製造方法は、上記課題を解決するために、少なくとも、固体撮像素子の有効画素領域と対向するように該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板を、該固体撮像素子に固定する工程と、該透明板の上部、および該透明板の側壁の一部に、透明な樹脂から構成されたレンズを形成する工程とを包含する。 In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes at least a transparent plate having a planar dimension equivalent to the effective pixel region so as to face the effective pixel region of the solid-state imaging device. A step of fixing to the imaging device, and a step of forming a lens made of a transparent resin on an upper portion of the transparent plate and a part of a side wall of the transparent plate.
上記構成おいて、レンズは、透明板の側壁の一部と接している。つまり、透明板の青側壁の一部が、レンズに覆われている。 In the above configuration, the lens is in contact with a part of the side wall of the transparent plate. That is, a part of the blue side wall of the transparent plate is covered with the lens .
透明板の側面に入射した光のほとんどが反射せずに、該レンズ内へ透過していく。つまり、レンズの端部付近に入射した光の反射が抑制されるので、有効画素領域へ入射する迷光を減少させることができる。 Most of the light incident on the side surface of the transparent plate is not reflected but is transmitted into the lens . That is, since reflection of light incident near the end of the lens is suppressed, stray light incident on the effective pixel region can be reduced.
すなわち、上記固体撮像装置と同様の効果を奏する。 That is, the same effect as the solid-state imaging device is achieved.
また、本発明の固体撮像素子において、レンズを形成する上記工程は、流動性を有するエネルギー硬化性樹脂を型に充填する処理;および光エネルギーまたは熱エネルギーの付与によってエネルギー硬化性樹脂を硬化する処理を含むことが好ましい。 Further, in the solid-state imaging device of the present invention, the step of forming the lens, the process to fill the energy curable resin having fluidity in a mold; curing the energy-curable resin by the application of and light energy or thermal energy process It is preferable to contain.
上記構成を有することによって、エネルギー硬化性樹脂を充填した成形型を用いてレンズを形成することができる。このため、所望の形状を有するレンズの凸面(パワーを有する非球面レンズ、フレネル形状を有するレンズおよび微細なレリーフ形状が施された回折レンズなど)を容易に形成することができる。 By having the said structure, a lens can be formed using the shaping | molding die filled with energy curable resin. Therefore, a convex surface of a lens having a desired shape (aspherical lens having power, a lens having a Fresnel shape, a diffractive lens having a fine relief shape, or the like) can be easily formed.
また、本発明の固体撮像素子において、上記型として透明な型を使用し、かつエネルギー硬化性樹脂を硬化する上記処理が、透明な該型を通して上記レンズを形成すべき位置を確認しながら行われることが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, a transparent mold is used as the mold, and the treatment for curing the energy curable resin is performed while confirming the position where the lens is to be formed through the transparent mold. It is preferable.
上記構成において、型に充填されるエネルギー硬化性樹脂と型とが透明であるため、エネルギー硬化性樹脂を充填した型を通して、固体撮像素子が有する有効画素領域の中心を視認することができる。つまり、カメラなどを用いて位置の確認を行いながら、透明板上の所望の位置にレンズを形成することができる。このため、有効画素領域の中心の真上にレンズの中心を正確に配置することができる。 In the above configuration, since the energy curable resin and the mold filled in the mold are transparent, the center of the effective pixel area of the solid-state imaging device can be visually recognized through the mold filled with the energy curable resin. That is, the lens can be formed at a desired position on the transparent plate while confirming the position using a camera or the like. For this reason, the center of the lens can be accurately arranged right above the center of the effective pixel region.
よって、固体撮像装置の生産歩留まりを向上し得る。 Therefore, the production yield of the solid-state imaging device can be improved.
また、本発明の固体撮像素子において、エネルギー硬化性樹脂を型へ充填する上記処理において、上記レンズを形成するための必要量を超えるエネルギー硬化性樹脂を型へ充填することが好ましい。 In the solid-state imaging device of the present invention, it is preferable that the mold is filled with an energy curable resin exceeding the necessary amount for forming the lens in the process of filling the mold with the energy curable resin.
成形型に過剰量のエネルギー硬化性樹脂を充填して透明板に成形型を押し付けると、エネルギー硬化性樹脂の一部が成形型の外側へ押し出される。仮に、エネルギー硬化性樹脂に気泡が含まれていた場合、成形型の外側へ押し出されるエネルギー硬化性樹脂とともに、気泡も外部に排除することができる。つまり、レンズに気泡が形成されることを抑制し得る。 When an excessive amount of energy curable resin is filled in the mold and the mold is pressed against the transparent plate, a part of the energy curable resin is pushed out of the mold. If air bubbles are included in the energy curable resin, the air bubbles can be excluded to the outside together with the energy curable resin extruded to the outside of the mold. That is, the formation of bubbles in the lens can be suppressed.
よって、固体撮像装置の生産歩留まりを向上し得る。 Therefore, the production yield of the solid-state imaging device can be improved.
以上のように、本発明によれば、レンズの一部が、封止樹脂または透明板の側壁と接するように該レンズが形成されていることによって、レンズの端部の形状を自由に設定し得る、または透明板の側壁をレンズによって覆うことができるので、迷光(レンズの端部付近に入射した光の反射光)が有効画素領域に入射してしまうという従来の課題を解決し得る。よって、簡便で安価な方法を用いて小型化および薄型化を達成し、高い性能を付与した固体撮像装置を提供することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, a portion of the lens by the lens is formed in contact with the side walls of the sealing resin or the transparent plate, set the shape of the end portion of the lens freely Or the side wall of the transparent plate can be covered with a lens , so that the conventional problem that stray light (reflected light of light incident near the end of the lens ) enters the effective pixel region can be solved. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a solid-state imaging device that achieves downsizing and thinning by using a simple and inexpensive method and imparts high performance.
本発明に係る実施形態について、図1〜図11を用いて以下に説明する。以下の説明において同一の部材および構成要素のそれぞれには、同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同様である。従ってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following description, the same members and components are denoted by the same reference numerals. The names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態である固体撮像装置10の構成および形成方法について、図1〜図図3を用いて以下に説明する。図1(a)は、固体撮像装置10の構成を示す平面図であり、図1(b)は、固体撮像装置10の構成を示す、A−A’における断面図であり、図1(c)は、固体撮像装置10の構成を示す、B−B’における断面図である。図2は、固体撮像装置10の製造工程の内、一工程を説明するための図1のC−C’における断面図である。図3(a)は、図1の固体撮像装置10のレンズ9の端部9aへ光が入射する様子を示す断面図であり、図3(b)は、(a)のレンズ9の端部9a付近を拡大した断面図である。
[Embodiment 1]
A configuration and a forming method of the solid-
図1(b)に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置10は、下部に外部接続端子17が形成されたセンサ基板13、センサ基板13上に形成されたセンサチップ1(固体撮像素子)、センサチップ1の有効画素領域1aと対向するように配置されたガラス板3(透明板)、センサチップ1とガラス板3とを平行に保持するスペーサ5、センサ基板13の一部、センサチップ1の一部、ガラス板3の側壁およびスペーサ5の側壁を封止する封止樹脂7、ならびにガラス板3を覆う樹脂製のレンズ9を備えている。
As shown in FIG. 1B, a solid-
なお、封止樹脂7表面にはArプラズマ処理が施されている。Arプラズマ処理によって、封止樹脂7表面には微小な凹凸(接着力向上部)が形成されており、かつ封止樹脂7表面からは、樹脂封止後に金型から固体撮像装置10を剥離するための離型剤が除去されている。また、有効画素領域1aは、スペーサ5に挟まれたセンサチップ1上の領域に形成されている。レンズ9は、紫外線の照射によって硬化する光硬化性樹脂9’を型に充填し、紫外線照射によって硬化させたものである。
The surface of the sealing
センサチップ1の有効画素領域1a、ガラス板3およびスペーサ5に囲まれた空間は、密閉された空気層11を形成している。ガラス板3は、空気層11への湿気、塵および埃などの侵入、ならびに製造工程において有効画素領域1aに他の部材や製造装置の部品などが接触することによって生じる有効画素領域1aの破損などから有効画素領域1aを保護している。スペーサ5は、センサチップ1とガラス板とに挟まれた熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって形成する。このため、空気層11は完全に密閉されている。
A space surrounded by the
センサチップ1とセンサ基板13とは、ボンディングワイヤ15によって電気的に接続されている。すなわち、センサチップ1は、ボンディングワイヤ15、センサ基板13および外部接続端子1を介して、外部へ電気信号を出力することができる。ボンディングワイヤ15も封止樹脂7によって封止されており、封止樹脂7は、ボンディングワイヤ15同士の接触や、ボンディングワイヤ15の断線などを防止している。
The
ここで、ボンディングワイヤ15は、センサチップ1のスペーサ5が形成された領域よりも外側に接続されている。このため、ガラス板3は、有効画素領域1aを覆うことができるだけの平面寸法(サイズ)を有していれば、有効画素領域1aを保護することができる。
Here, the
さらに、空気層11内部にボンディングワイヤ15を配置する必要がないので、空気層11(スペーサ5)の高さはガラス板3が有効画素領域1aに接触しない程度であればよい。すなわち、ボンディングワイヤ15を空気層11内部に配置する必要がないので、固体撮像装置10の小型化および薄型化(低背化)することができる。
Furthermore, since it is not necessary to arrange the
ガラス板3上に形成されたレンズ9は、凸レンズ状に形成されているので、レンズ9に入射した光を屈折させることによって、該光の角度が直角に近づくように補正することができる。光の入射する位置が、有効画素領域1aの中心から離れるほど、その光の角度は垂直から離れる。有効画素領域1aが入射光を認識し、電気信号に変換する効率は、入射光の角度が直角から離れるほど低くなるため、上記補正が必要になる。このため、レンズ9は、有効画素領域1aの外周部における光の入射効率を高めるためには、有効画素領域1aの全面を覆っている必要がある。
Since the
図面から明らかなように、レンズ9の端部9aは、ガラス板3からはみ出し、封止樹脂7の一部と接着している(図1(a)および図3(a)などを参照のこと)。
As is apparent from the drawing, the
上述のように、ガラス板3は、スペーサ5によってセンサチップ1と接着させるためのスペースを確保し、かつ有効画素領域1aを覆うことができるだけのサイズを有していればよい。固体撮像装置10を小型化するため、ガラス板3のサイズは、有効画素領域1aのサイズとほとんど同じである。有効画素領域1aとガラス板3とのサイズにほとんど差がないため、有効画素領域1aの全体をレンズ9によって覆うと、必然的に、レンズ9の端部9aがガラス板3からはみ出してしまう。つまり、レンズ9の端部9aと封止樹脂7とが接着している。
As described above, the
レンズ9の端部9aと封止樹脂7とが接着していることによって、有効画素領域に入射する迷光を抑制することができる。図3(a)および(b)を用いて、この理由について説明する。
By adhering the
図3(a)に示すように、被写体からの光を集光する撮像レンズ62から出射された光には、レンズ9の端部付近に入射する光20が含まれている。
As shown in FIG. 3A, the light emitted from the
図3(b)に示すように、光20がレンズ9に入射すると、光20は、レンズ9の凸面において屈折された屈折光20aとしてレンズ9内部を進む。
As shown in FIG. 3B, when the light 20 enters the
屈折光20aの一部は、レンズ9内部から直接、封止樹脂7に到達する。封止樹脂7に到達した屈折光20aは、光の透過性を有してない封止樹脂7によって吸収される。屈折光20aの一部がレンズ9内部から直接、封止樹脂7に到達するのは、レンズ9が、端部9aにおいて側壁を有しておらず、ガラス板3よりも外側にまで形成されているためである。
A part of the refracted light 20 a reaches the sealing
また、屈折光20aの一部は、レンズ9内部からガラス板3に入射する。ガラス板3に入射した屈折光20aは、ガラス板3の側壁を通過して、再度、レンズ9内部に入射する。再度、レンズ9内部に入射した屈折光20aは、封止樹脂7に到達する。上述のように、封止樹脂7に到達した屈折光20aは、封止樹脂7によって吸収される。屈折光20aがガラス板3の側壁を通過していくのは、ガラス板3と屈折率の近いレンズ9がガラス板3の側壁を覆うように形成されているためである。レンズ9によって覆われているガラス板3の側壁は、光の反射面として機能しない。
A part of the refracted light 20 a enters the
以上のように、レンズ9の端部9aと封止樹脂7とが接着していることによって、レンズ9の端部9a付近に入射する光20は、レンズ9およびガラス板3の内部から、反射することなく(角度を変えずに)出射される。このため、光20は、封止樹脂7によって吸収される。つまり、レンズ9の端部9aに入射する画像の形成に不要な光20は、有効画素領域に入射しない。
As described above, since the
よって、有効画素領域に入射する迷光が減少するので、固体撮像装置10を用いて形成された画像の画質の低下を抑制することができる。
Therefore, since stray light incident on the effective pixel region is reduced, it is possible to suppress deterioration in the image quality of an image formed using the solid-
上述のように、レンズ9の端部9aが、封止樹脂7の一部と接着しているが、レンズ9と封止樹脂7との接着力は小さい。これは以下の2つの理由による。(1)封止樹脂7が金型を用いて圧縮形成された後にレンズ9が形成されるため、レンズ9の形成時に封止樹脂7が化学的に活性を有していない。(2)樹脂封止の終了後に封止樹脂7とそれを形成するための金型とが剥がれ易くなるように、封止樹脂7表面には離型剤が付着している。さらに、レンズ9と封止樹脂7とは、異なる樹脂から構成されているので、熱膨張係数が異なる。
As described above, the
よって、単にレンズ9を封止樹脂7上に形成しただけでは、固体撮像装置10の実装工程における加熱冷却処理や固体撮像装置10を内蔵した製品を使用する環境温度の変化によって、レンズ9の端部9aが封止樹脂7から剥離する。レンズ9の端部9aが封止樹脂7から剥離することによって、レンズ9が変形してしまう。
Therefore, when the
ここで、上述のように、本実施形態に係る固体撮像装置10の封止樹脂7表面は、プラズマ処理によって、粗化(微小な凹凸(接着力向上部)が形成)され、かつ封止樹脂7表面の離型剤が除去されている。このため、封止樹脂7表面に対する、レンズ9を構成する、流動性のエネルギー硬化性樹脂の濡れ性が向上する。さらに、レンズ9と封止樹脂7との接触面積が大きくなる。また、さらに、上記微小な凹凸がレンズ9を構成する樹脂に対するアンカーの役割を果たす。
Here, as described above, the surface of the sealing
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置10は、封止樹脂7表面に微小な凹凸が形成され、かつ離型剤が付着していないため、レンズ9と封止樹脂7との物理的な接着力が向上している。よって、本実施形態に係る固体撮像装置10は、製造工程内の加熱冷却工程におけるレンズ9の剥離、および実装された製品の使用環境の変化によるレンズ9の剥離を抑制することができる。
As described above, in the solid-
すなわち、小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性(耐環境性)および性能を有する固体撮像装置10を提供することができる。
That is, it is possible to provide the solid-
本実施形態において、封止樹脂7とレンズ9との物理的な接着力を向上させるために、Arプラズマ処理によって封止樹脂7表面に凹凸を形成し、かつ封止樹脂7表面から離型剤を除去しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、封止樹脂7表面を大気中におけるコロナ放電、O2 プラズマやCH4 プラズマで処理することによって、水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を封止樹脂7表面に付与してもよい。封止樹脂7表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を付与することによって、封止樹脂7とレンズ9との化学的な結合力を向上させることができる。さらに、封止樹脂7とレンズ9との物理的な接着力および化学的な結合力の向上を同時に行うことによって、レンズ9の封止樹脂7からの剥離をさらに抑制することができる。
In this embodiment, in order to improve the physical adhesive force between the sealing
本実施形態の固体撮像装置10の他の特徴点について、図1(a)を用いて以下に説明する。
Other characteristic points of the solid-
図1(a)に示すように、本誌実施形態の固体撮像装置10は、固体撮像装置10の側面および上面の一部を覆う封止樹脂7、封止樹脂7に取り囲まれたガラス板3、ガラス板3上に形成された樹脂性のレンズ9、およびレンズ9とガラス板3とを透過した光が入射する有効画素領域1aを備えている。ガラス板3上面の4つの角周辺は、レンズ9から露出した露出部3aを構成しており、レンズ9の端部端部9aが封止樹脂7と接着している。
As shown in FIG. 1A, a solid-
有効画素領域1aは、対向する1組の辺が長さW1を有し、かつ他の1組の辺が長さW2を有している。ガラス板3の上面は、対向する1組の辺が長さW3を有し、かつ他の1組の辺が長さW4を有している。長さW1と長さW3との差は、または長さW2と長さW4との差は、スペーサ5の幅に等しい。つまり、ガラス板3の上面のサイズ(W3×W4)は、有効画素領域1aのサイズ(W1×W2)にスペーサ5上面のサイズを加えたものであり、上述のように、ガラス板3の上面のサイズと有効画素領域1aのサイズとはほとんど変わらない。
In the
ガラス板3の上面のサイズと有効画素領域1aのサイズとはほとんど変わらないので、有効画素領域1aの全体を覆うようにレンズ9を形成すると、レンズ9の端部9aがガラス板3からはみ出すが、レンズ9がガラス板3の上面をすべて覆っている必要はない。上述のように、ガラス板9は、レンズ9から露出した露出部3aを有している。
Since the size of the upper surface of the
本実施形態において、レンズ9は、紫外線照射によって硬化する光硬化性樹脂9’から構成されている。レンズ9は、光硬化性樹脂9’を型19の窪みに充填し、型19の平坦部をガラス板3および封止樹脂7に接触させた状態で紫外線を照射することによって形成されている(図2を参照のこと)。
In the present embodiment, the
レンズ9は、固体撮像装置10に入射する光の角度を直角に近づくように補正するための構成であり、レンズ9の中心を透過する光が有効画素領域1aへ直角に入射するように形成される必要がある。入射光の角度の補正を適切に行えるようにレンズ9を形成するためには、型19の平坦部(図2の破線で囲んだ箇所)を有効画素領域1aと平行な面に接触させる必要がある。
The
ガラス板3は、有効画素領域1aと対向するようにスペーサ5を介してセンサチップ1に接着されている。ガラス板3が平行平面状であること、およびスペーサ5が均一な厚さを有する非常に薄い構成であることから、ガラス板3の上面は有効画素領域1aと平行である。
The
レンズ9は、型19の平坦部が有効画素領域1aと平行なガラス板3の上面に接触した状態で形成されているため、レンズ9の中心を透過する光を正確に有効画素領域1aに対して直角に入射させることができる。つまり、ガラス板3にレンズ9からの露出部3aを有しているため、レンズ9の取り付け精度を高めることができる。
Since the
図1(c)において、図1(b)と比較して、レンズ9の端部9aが封止樹脂7と接着している面積が小さい。これは、ガラス板3上面の形状が、W4がW3よりもわずかに長い、長方形を有しているためである。同様に、有効画素領域1aの形状は、W2がW1よりもわずかに長い、長方形を有している。本実施形態において、有効画素領域1a(ガラス板3上面)が長方形を有する固体撮像装置10について説明しているが、必要に応じて、有効画素領域1a(ガラス板3上面)の形状を適宜変更すればよい。
In FIG. 1C, the area where the
以上において、本実施形態の固体撮像装置10の主な構成について説明した。以下に固体撮像装置10のより好ましい構成および固体撮像装置10に採用可能な構成について説明する。
The main configuration of the solid-
本実施形態において、レンズ9が紫外線の照射によって硬化する光硬化性樹脂9’を用いているが、レンズ9を構成する樹脂としては、紫外線を除く光の照射によって硬化する光硬化性樹脂9’であってもよく、さらに、熱エネルギーの付与によって硬化する熱硬化性樹脂であってもよい。本発明に係るレンズ9を構成する樹脂としては、エネルギーを付与することによって硬化する樹脂であり、硬化した後に光透過性を有する樹脂であれば従来公知の樹脂から適宜選択し得る。なお、本明細書において、光硬化性樹脂9’および熱硬化性樹脂を総称して「エネルギー硬化性樹脂」と記載する場合がある。
In this embodiment, the
本発明に係るレンズ9を構成する樹脂としては、−60℃〜270℃の温度条件に暴露した後、可視光の透過率が80%以上であり、温度条件の付加前の形状を維持し得るものが好ましい。
The resin constituting the
上記構成を有することによって、固体撮像装置10の製造工程における加熱冷却処理および固体撮像装置10を実装した製品の使用温度環境の変化に対して、レンズ9が有する可視光の透過率、および形状を好適な状態に保つことができる。特に、固体撮像装置10の実装方法として、270℃程度まで加熱する必要があるリフロー処理を採用することができる。リフロー処理、例えば、無鉛半田リフロー処理は、安価かつ簡便な実装処理工程であるため、固体撮像装置10の実装コストを低減し得る。
By having the above-described configuration, the visible light transmittance and shape of the
上記条件を満たす樹脂としては、アルキル基および/またはフェニル基を有するシリコーン樹脂、ならびに炭素骨格とシリコーン骨格とがハイブリッドされた有機無機ハイブリッドシリコーン樹脂などのエネルギー硬化性樹脂を挙げることができる。 Examples of the resin that satisfies the above conditions include a silicone resin having an alkyl group and / or a phenyl group, and an energy curable resin such as an organic-inorganic hybrid silicone resin in which a carbon skeleton and a silicone skeleton are hybridized.
本発明に係るレンズ9が有する可視光に対する屈折率は、1.3〜1.4であることが好ましい。
It is preferable that the refractive index with respect to visible light which the
上記構成を有することによって、レンズ9の光の入射面に反射防止コーティングを施す必要がない。
By having the above configuration, it is not necessary to apply an antireflection coating to the light incident surface of the
例えば、可視光に対する屈折率が1.5であるレンズを用いた場合、該レンズに対して垂直に入射する光の反射率は4%である。レンズ9は、有効画素領域1aの外周部へ効率的に光を入射させるための構成であり、レンズ9として上記反射率を有するレンズを用いる場合、反射防止コーティングを施す必要がある。上記反射防止コーティングは、通常、酸化物系の無機物を蒸着法やスパッタ法によって、レンズ9の光入射面に形成される。酸化物系の無機物は、線膨張係数が小さいため、リフロー処理などの高温処理によって割れや剥離が生じやすい。
For example, when a lens having a refractive index of 1.5 with respect to visible light is used, the reflectance of light perpendicularly incident on the lens is 4%. The
一方、レンズ9が有する可視光に対する屈折率が1.3〜1.4であれば、レンズ9に対して垂直に入射する光の反射率は2%程度に抑えることができる。レンズ9は、有効画素領域1a到達する光が最後に通過するレンズであるため、レンズ9が有する上記反射率を2%程度に抑えることができれば、光の透過率を十分確保することができる。つまり、有効画素領域1aへ入射する光量を、画像のムラなどが生じない程度に、維持することができる。さらに、光の反射率が低下すれば、光の乱反射を抑制することができるので、有効画素領域1aへ迷光が入射することを抑制できる。すなわち、固体撮像装置10によって形成された画像に表れるゴーストやフレアを確実に抑制することができる。
On the other hand, if the refractive index with respect to visible light of the
さらに、レンズ9が有する可視光に対する屈折率が1.3〜1.4であれば、屈折率の低下を補償するために、レンズ9の形状を極端に変化させる必要がない。
Furthermore, if the refractive index with respect to visible light of the
上記構成を有することによって、高画質の画像を提供し得る固体撮像装置10をより簡便な方法を用いて提供することができる。
By having the said structure, the solid-
レンズ9は、エネルギー硬化性樹脂9’を型19に充填し、型19をガラス板3および封止樹脂7を接触させた状態で硬化させることによって形成されている。このため、レンズ9は、所望の形状に形成することが容易である。レンズ9の凸面の形状としては、レンズ9に入射する光を、有効画素領域1aに垂直に出射し得るように補正する形状であればよく、球面または非球面であってもよい。例えば、レンズ9は、パワーを有する非球面レンズ、フレネル形状を有するレンズおよび微細なレリーフ形状が施された回折レンズとして形成されていてもよい。
The
ガラス板3上には、シランカップリング剤が付与されていることが好ましい。
It is preferable that a silane coupling agent is provided on the
ガラス板3に付与するシランカップリング剤は、レンズ9との化学的な接着力を向上し得るのもであればよく、従来公知のシランカップリング剤から、レンズ9を構成する樹脂の性質に合わせて、適宜選択すればよい。
The silane coupling agent to be applied to the
レンズ9とガラス板3との接着力を向上させるシランカップリング剤としては、エポキシ系やアミノ系のシランカップリング剤が好ましい。
As the silane coupling agent that improves the adhesion between the
シランカップリング剤のガラス板3への付与は、以下のように行えばよい。シランカップリング剤をイソプロピルアルコールなどの有機溶媒によって1%程度に希釈する。希釈したシランカップリング剤にガラス板3の上面を浸漬(ディップ)する。シランカップリング剤をディップしたガラス板3を乾燥させることによって、ガラス板3にシランカップリング剤を付与することができる。なお、ここで説明した方法以外にも、従来公知の方法を用いてガラス板3にシランカップリング剤を付与することができる。
The silane coupling agent may be applied to the
なお、センサチップ1の有効画素領域1a上には、マイクロレンズが形成されていることが好ましい。
Note that a microlens is preferably formed on the
上記構成を有することによって、レンズ9から出射された(出射角度が補正された)光を、さらに、上記マイクロレンズによって有効画素領域1aに入射する光の角度を補正することができる。よって、固体撮像装置10の有効画素領域1aに入射する光をより最適な状態に補正することができる。
By having the above configuration, it is possible to further correct the angle of light emitted from the lens 9 (the emission angle is corrected) and incident on the
なお、固体撮像装置10を撮影装置に適用する場合、上記マイクロレンズの形成位置なども考慮に入れて、撮影装置全体の光学系(レンズ9、マイクロレンズおよび撮影用レンズなど)の設計(形状および配置など)を行うことが好ましい。
When the solid-
さらに、ガラス板3とレンズ9の間には、赤外線カットフィルタが形成されていることが好ましい。
Furthermore, an infrared cut filter is preferably formed between the
カメラやビデオレコーダーカメラなどの撮影装置に固体撮像装置10を内蔵させる場合、画像の形成に不要な赤外線がセンサチップ1へ入射することを回避する必要がある。赤外線のセンサチップ1への入射を回避するためには、赤外線を反射および/または吸収(カット)する必要がある。ここでは、赤外線を反射するための誘電体多層膜をガラス板3とレンズ9との間に形成することを例として、以下に説明を行う。
When the solid-
誘電体多層膜は、光の入射角に応じて、反射する光の波長の範囲が変化する。このため、曲面(例えば、レンズ9など)上に誘電体多層膜を形成すると、中心付近と端部付近とにおいて反射する光の波長が異なるため、逆に画質の悪化に繋がる。このため、平坦なガラス板3上に形成することが好ましい。
In the dielectric multilayer film, the range of the wavelength of the reflected light changes according to the incident angle of the light. For this reason, when a dielectric multilayer film is formed on a curved surface (for example, the lens 9), the wavelength of the reflected light is different between the vicinity of the center and the vicinity of the end portion. For this reason, it is preferable to form on the
さらに、誘電体多層膜は、ガラス板3におけるレンズ9を形成するための面に製膜される。ガラス板3の有効画素領域1aとの対向面に誘電体多層膜を形成すると、誘電体多層膜が剥離を起こした場合、有効画素領域1aに付着することによって、画質を低下させるためである。
Furthermore, the dielectric multilayer film is formed on the surface of the
ガラス板3の一面だけに誘電体多層膜を形成すると、誘電体多層膜の膜応力によって、ガラス板3に反り生じる。しかし、大面積のガラス板3に誘電体多層膜を製膜した後、ガラス板3はダイシングによって小片に分割されるので、上記膜応力を開放(低下)し得る。このため、誘電体多層膜の形成によるガラス板3の反りは、固体撮像装置10によって形成される画像の質を低下させることはない。
When a dielectric multilayer film is formed on only one surface of the
赤外線反射の誘電体多層膜は、スパッタ法や蒸着法などによって、高い屈折率の層と低い屈折率の層とが交互に形成された多層膜である。 An infrared reflective dielectric multilayer film is a multilayer film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately formed by sputtering or vapor deposition.
上記高い屈折率の層を構成する材料としては、TiO2 (n=2.4)、Ta2 O5 (n=2.1)、Nb2 O5 (n=2.2)、およびZrO2 (n=2.05)などが挙げられる。上記低い屈折率の層を構成する材料としては、SiO2 (n=1.46)、Al2 O3 (n=1.63)、およびMgF2 (n=1.38)などが挙げられる。なお、括弧内のnは、単一の材料で形成した層が有する、500nmの波長を有する光に対する屈折率を示しており、該屈折率は、入射する光が有する波長によって変化する。 Examples of the material constituting the high refractive index layer include TiO 2 (n = 2.4), Ta 2 O 5 (n = 2.1), Nb 2 O 5 (n = 2.2), and ZrO 2. (N = 2.05). Examples of the material constituting the low refractive index layer include SiO 2 (n = 1.46), Al 2 O 3 (n = 1.63), and MgF 2 (n = 1.38). Note that n in parentheses indicates a refractive index with respect to light having a wavelength of 500 nm that a layer formed of a single material has, and the refractive index changes depending on the wavelength of incident light.
誘電体多層膜は、通常、上記高い屈折率の層と上記低い屈折率の層とは、同じ光学的膜厚に形成される。カットしたい光が有する波長の範囲の中心付近を設計波長λとすると、光学的膜厚ndは、1/4λと表すことができる。そして、光学的膜厚ndを有する上記高い屈折率の層を1H、光学的膜厚ndを有する上記低い屈折率の層を1Lと表す。 In the dielectric multilayer film, the high refractive index layer and the low refractive index layer are usually formed to have the same optical film thickness. If the design wavelength λ is near the center of the wavelength range of the light to be cut, the optical film thickness nd can be expressed as ¼λ. The high refractive index layer having the optical film thickness nd is represented by 1H, and the low refractive index layer having the optical film thickness nd is represented by 1L.
ここで、“(0.5H、1L、0.5H)S”と表すと、1/8λの膜厚を有する上記高い屈折率の層が2層あり、この2層の間に1/4λの膜厚を有する上記低い屈折率の層が形成されているものが1組以上ある状態を意味している。さらに、“S”は、スタック数と呼ばれ、括弧内の組がいくつ積層されているのかを表している。 Here, when expressed as “(0.5H, 1L, 0.5H) S”, there are two high refractive index layers having a film thickness of 1 / 8λ, and 1 / 4λ between the two layers. It means a state in which one or more sets of the low refractive index layers having a film thickness are formed. Furthermore, “S” is called the number of stacks and represents how many pairs in parentheses are stacked.
実際に積層された誘電体多層膜は、2S+1層から構成されており、Sの値を大きくするほど、反射から透過へ変化する立ち上がり特性(急峻さ)を大きくすることができる。Sの値としては3〜20の範囲から選択される。 The actually laminated dielectric multilayer film is composed of 2S + 1 layers. As the value of S is increased, the rising characteristic (steepness) that changes from reflection to transmission can be increased. The value of S is selected from the range of 3-20.
誘電体多層膜を構成する各層の屈折率と上記対上がり特性とからカットできる波長を有する光を決定することができる。通常、赤外線をカット(反射)するための誘電体多層膜は、40層〜60層の積層構造から形成される。 The light having a wavelength that can be cut can be determined from the refractive index of each layer constituting the dielectric multilayer film and the above-described upward characteristics. Usually, the dielectric multilayer film for cutting (reflecting) infrared rays is formed from a laminated structure of 40 to 60 layers.
ガラス板3としては、平行平面板状の透明な部材であればよく、ガラスに限らず、樹脂などから構成されていてもよい。
The
センサ基板13は、絶縁性を有する平板状の構成であればよく、センサ基板13全体が絶縁性の材料から構成されていても、センサ基板13表面が絶縁性を有していてもよい。センサ基板13を構成するための材料は、セラミックや樹脂など、従来公知の種々の材料から選択することができる。また、センサ基板13表面に絶縁性を付与する方法は、従来公知の種々の方法を採用し得る。
The
スペーサ5は、センサチップ1とガラス板3とを平行に保持し得る材料であればよく、例えば、接着性を有する材料など、従来公知の種々の材料から選択できる。なお、ガラス板3以外の部材から光が入射することがないように、スペーサ5は不透明な材料から構成されていることが好ましい。
The
封止樹脂7を構成する材料としては、従来公知の種々の樹脂から選択すればよい。なお、ガラス板3以外の部材から光が入射することがないように、封止樹脂7は不透明な材料から構成されていることが好ましい。また、封止樹脂7を形成するための方法としては、従来公知の種々の方法を採用すればよい。
What is necessary is just to select as a material which comprises the sealing
〔実施の形態2〕
本発明の一実施形態について、図4を用いて以下に説明する。図4(a)は、図1の変形例である固体撮像装置31の構成を示す断面図であり、図4(b)は、図1の他の変形例である固体撮像装置33の構成を示す断面図である。
[Embodiment 2]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-
図4(a)に示すように、固体撮像装置31は、下部に外部接続端子17が形成されたセンサ基板13、センサ基板13上に形成されたセンサチップ1、センサチップ1の有効画素領域1aと対向するように配置されたガラス板3、センサチップ1とガラス板3とを平行に保持するスペーサ5、センサ基板13の一部、センサチップ1の一部、ガラス板3の側壁およびスペーサ5の側壁を封止する封止樹脂7、ならびにガラス板3を覆う樹脂製のレンズ32を備えている。
As shown in FIG. 4A, the solid-
なお、封止樹脂7表面にはArプラズマ処理が施されている。Arプラズマ処理によって、封止樹脂7表面には微小な凹凸が形成されており、かつ封止樹脂7表面からは、樹脂封止後に金型から固体撮像装置31を剥離するための離型剤が除去されている。また、有効画素領域1aは、スペーサ5に挟まれたセンサチップ1上の領域に形成されている。レンズ32は、紫外線の照射によって硬化する光硬化性樹脂9’を型に充填し、紫外線照射によって硬化させたものである。レンズ32からやや外周側に離れた封止樹脂7上には、レンズ32と同じ樹脂から構成された張り出し32aが形成されている。
The surface of the sealing
固体撮像装置31は、封止樹脂7表面をArプラズマ処理することによって、接着力向上部が形成されている。このため、封止樹脂7とレンズ9とが強固に接着している(詳細については実施の形態1を参照のこと)。
In the solid-
固体撮像装置31が、実施の形態1の固体撮像装置10と異なる点は、レンズ32からやや外周側に離れた封止樹脂7上に、レンズ32と同じ樹脂から構成された張り出し32aが形成されていることである。
The solid-
張り出し32aは、型51に充填したエネルギー硬化性樹脂32’を硬化させることによって形成される。すなわち、レンズ32と同時に形成される(型51およびエネルギー硬化性樹脂32’については図6(a)参照のこと)。
The
レンズ32を形成するために、エネルギー硬化性樹脂32’を充填した型51をガラス板3に接触させたとき、ガラス板3とエネルギー硬化性樹脂32’との界面に気泡が生じることがある。レンズ32の凸面に気泡が混入している場合、当然、気泡に光が照射されると、予期しないような光の拡散を生じる。拡散した光が迷光として有効画素領域1aに入射する上、気泡の下方にある有効画素領域1aへの光の入射効率が低下する。
When the
つまり、レンズ9が、有効画素領域1aに入射する光の角度を適切に補正することができなくなる上、気泡が局所的に入射効率の低下を招く。したがって、形成された画像の画質を極端に低下させる。
That is, the
張り出し32aは、上記気泡をレンズ32から取り除くために形成されたものである。張り出し32aが形成される理由について、以下に説明する。
The
レンズ32を形成するための必要量以上のエネルギー硬化性樹脂32’を型51に充填する。エネルギー硬化性樹脂32’の過剰量を充填した型51をガラス板3に接触させる。このとき、エネルギー硬化性樹脂32’とガラス板3との界面に気泡が発生したとする。
The
型51をしっかりとガラス板3に密着させると、上記気泡は、過剰量のエネルギー硬化性樹脂32’が型51の外側へ押し出されるのに伴い、型51の外部へ押し出される。型51をガラス板3に密着させた状態でエネルギー硬化性樹脂32’を硬化させることによって、型51の外側へ押し出されたエネルギー硬化性樹脂32’は、気泡が含んだ状態で硬化される。以上のようにして、張り出し32aが形成される。
When the
本実施形態に係る固体撮像装置31は、張り出し32aを備えているので、樹脂製のレンズ32に気泡が混入することがない。したがって、固体撮像装置31の生産歩留まりを向上し得る。
Since the solid-
次に、固体撮像装置31の変形例について図4(b)を用いて説明する。
Next, a modification of the solid-
図4(b)に示すように、固体撮像装置33は、下部に外部接続端子17が形成されたセンサ基板13、センサ基板13上に形成されたセンサチップ1、センサチップ1の有効画素領域1aと対向するように配置されたガラス板3、センサチップ1とガラス板3とを平行に保持するスペーサ5、センサ基板13の一部、センサチップ1の一部、ガラス板3の側壁およびスペーサ5の側壁を封止する封止樹脂7、ならびにガラス板3を覆う樹脂製のレンズ34を備えている。
As shown in FIG. 4B, the solid-
なお、封止樹脂7表面にはArプラズマ処理が施されている。Arプラズマ処理によって、封止樹脂7表面には微小な凹凸が形成されており、かつ封止樹脂7表面からは、樹脂封止後に金型から固体撮像装置33を剥離するための離型剤が除去されている。また、有効画素領域1aは、スペーサ5に挟まれたセンサチップ1上の領域に形成されている。レンズ34は、紫外線など光の照射によって硬化する光硬化性樹脂9’を型に充填し、紫外線照射によって硬化させたものである。レンズ34は、封止樹脂7の外周付近まで延びた、平板状の張り出し34aを有している。
The surface of the sealing
固体撮像装置33と固体撮像装置31との相違点は、形成された張り出し34aおよび張り出し32aの形状と形成位置が異なる。張り出し34aと張り出し32aとは、形状および形成位置は異なっているが、レンズ34およびレンズ32の凸面から気泡を除去するという機能は同じである。
The difference between the solid-
張り出し34aは、型52に充填されたエネルギー硬化性樹脂34’を用いて形成されている。型52は、レンズ34を形成するための略球面状の窪みと該窪みを取り巻くように平坦な窪みが形成されている(図6(b)参照のこと)。上記平坦な窪みが封止樹脂7の外周付近の領域までと対向するように形成されているので、張り出し34aは、固体撮像装置33の上面の大部分を覆っている。
The
張り出し34aは、有効画素領域1aと平行になるように形成されている。型52に沿った形状に形成することができるので、張り出し34aの形状を容易に平坦化し、かつ該平坦面を有効画素領域1aと平行にすることができる。さらに、型52の平坦な窪みの一部をガラス板3の4つの角に接触させながら、エネルギー硬化性樹脂34’の硬化を行うことによって、実施の形態1における説明を参照して、有効画素領域1aと平行な張り出し34a(フラットベッド構造)を容易に形成することができる。
The
固体撮像装置33を撮影装置に搭載する場合、被写体からの光の光路を画定するためのレンズを設ける必要がある。上記レンズを設置する際、レンズの中心を透過する光の軸が、有効画素領域1aの中心と正確に直交するように注意が必要である。ここで、レンズの中心を透過する光の軸が、有効画素領域1aの中心からずれたり、レンズの中心を透過する光の軸が、有効画素領域1aと正確に直交しない場合、当然、撮影装置によって形成される画像にゆがみなどが生じる。
When the solid-
レンズの中心を透過する光の軸が、有効画素領域1aの中心と正確に直交するように、上記レンズを配置するためには、固体撮像装置33の有効画素領域1aと平行な面に対して、該レンズを固定する部材を形成することが好ましい。
In order to arrange the lens so that the axis of the light passing through the center of the lens is exactly perpendicular to the center of the
なお、張り出し34aを形成するために過剰量のエネルギー硬化性樹脂34’を型52に充填する際、上記レンズを固定する部材の形成を妨げない程度の量に抑える必要がある。
Note that when the
ここで、張り出し34aは、封止樹脂7の外周付近まで延びている。このため、レンズ34と封止樹脂7との接着面積を、張り出し34aが有する面積だけ大きくすることができる。つまり、レンズ34と封止樹脂7との接着力を向上させることができる。
Here, the
よって、製造工程における加熱冷却処理および製品の使用環境の変化によって生じる、レンズ34の剥離をより確実に抑制することができる。
Therefore, peeling of the
以上のように、張り出し34aが封止樹脂7の外周付近まで延びており、かつ有効画素領域1aと平行になるように形成されている。これによって、固体撮像装置33を内蔵する撮影装置の組み立てを安価かつ簡便な方法で、精度よく行うことができる。さらに、製品の信頼性をさせることができる。
As described above, the
以上に説明したように、樹脂製のレンズ9の封止樹脂7からの剥離が抑制された本発明に係る固体撮像装置10、31および33は、製造コストの削減、信頼性の向上、小型化および薄型化を達成、ならびに入射光の広角化によって生じる課題の解決を同時に行い得る。入射光の広角化によって生じる課題とは、(1)有効画素領域1aの外周部における光の入射光率の低下、および(2)赤外線カットフィルタを用いた場合の有効画素領域1a外周部における色調変化である。このため、品質の高い画像を形成し得る固体撮像装置10、31および33を提供することができる。
As described above, the solid-
また、上記問題を固体撮像装置に搭載する光学系によって解決する場合、センサチップの近傍に配置されるレンズの外周部(端部)における光学形状(凸面の形状)の設計が非常に困難になる。本発明に係る固体撮像装置10、31および33は、上記課題を光学系によって解決する必要がないため、光学系の設計(形状や配置)の自由度が高い。
In addition, when solved by an optical system for mounting the problems in the solid-state imaging device, the design of the optical shape (shape of the convex surface) becomes very difficult at the outer peripheral portion of the lens disposed in the vicinity of the sensor chip (end) . Since the solid-
さらに、レンズ9はレプリカ法によって形成できるため、レンズ9の光学面を、高い精度で所望の機能を有するように形成することが容易である。
Furthermore, since the
〔実施の形態3〕
本発明の一実施形態である固体撮像装置10の製造方法について、図5を用いて以下に説明する。図5は、固体撮像装置10の製造方法における各工程を説明する断面図である。
[Embodiment 3]
A method for manufacturing the solid-
図5に示すように、樹脂封止後の未完成の固体撮像装置(以下、単に固体撮像装置と称する)にレンズ9を形成する工程は、S41〜S44の順に行われる。
As shown in FIG. 5, the process of forming the
レンズ9を形成するための準備として、封止樹脂7表面をArプラズマ処理することによって、封止樹脂7表面に微小な凹凸を形成し、かつ封止樹脂7表面から離型剤を除去する。
As preparation for forming the
封止樹脂7表面をArプラズマ処理した固体撮像装置を、ガラス板3が下方を向くように、マウンター装置(図示せず)のロッド41を用いて真空固定(バキュームチャッキング)する。同時に、透明な型19のレンズ9表面形状を転写するために形成された窪みに流動性を有する光硬化性樹脂9’を充填する(S41)。
The solid-state imaging device in which the surface of the sealing
ここで、本実施形態においては、レンズ9を構成する樹脂として、紫外線の照射によって硬化する光硬化性樹脂9’を例に説明しているが、エネルギー硬化性樹脂であれば、本発明の固体撮像装置の製造方法に適用することができる。
Here, in the present embodiment, as the resin constituting the
透明な型19、光硬化性樹脂9’およびガラス板3を介して、カメラ42を用いて有効画素領域1aの形状(平面形状および中心の位置など)を撮像する。撮像した有効画素領域1aの形状を画像処理装置によって画像処理を行う。上記画像処理装置に予め認識させておいた透明な型19の中心と画像処理した有効画素領域1aの中心とをX軸方向および/またはY軸方向に位置合わせする(S42)。
The shape (planar shape, center position, etc.) of the
ここで、ガラス板3には、S41の前にシランカップリング剤が付与されていてもよい(ガラス板3へのシランカップリング剤の付与については実施の形態1を参照のこと)。
Here, the
上記位置合わせの終了後、光硬化性樹脂9’を充填した透明な型19をガラス板3および封止樹脂7へ接触した状態で固定する。透明な型19を固定した後、UVランプを点灯し、紫外線照射を行う(S43)。
After completion of the alignment, the
ここで、S43においては、透明な型19は封止樹脂7と接触しているが、実施の形態1において説明したように、透明な型19の平坦部がガラス板3の4つの角と接触していてもよい。これにより、レンズ9の中心を透過する光が有効画素領域1aの中心に入射するようにレンズ9を形成することができる。
Here, in S43, the
S43における紫外線の照射によって、透明な型19に充填された光硬化性樹脂9’が硬化する。
The photocurable resin 9 'filled in the
光硬化性樹脂9’が十分に硬化することによって、レンズ9が形成された後、透明な型19を固体撮像装置10から離型させる(S44)。
After the photocurable resin 9 'is sufficiently cured to form the
本実施形態に係る製造方法を用いれば、パワーを有する非球面レンズ、フレネル形状を有するレンズおよび微細なレリーフ形状が施された回折レンズなど、複雑な形状を有するレンズ9を容易に形成することができる。さらに、レンズ9の中心が有効画素領域1aの中心と正確に対向するように位置合わせをしながら、レンズ9を形成することができるので、収差が小さく、かつ解像度の高い画像を形成することができる固体撮像装置10を提供することができる。
By using the manufacturing method according to this embodiment, it is possible to easily form a
なお、実施の形態2において説明した固体撮像装置31および33は、本実施形態に係る固体撮像装置10の製造方法の一部を改変することによって製造することができる。固体撮像装置31および33の製造方法における、図5からの改変事項について図6を用いて以下に説明する。図6(a)は、固体撮像装置31のレンズ32および張り出し32a’を形成するための一工程を示す断面図であり、図6(a)は、固体撮像装置33のレンズ34および張り出し34a’を形成するための一工程を示す断面図である。
Note that the solid-
図6(a)に示しているのは、透明な型51の中心と有効画素領域1aの位置合わせが完了し、透明な型51と封止樹脂7とが接触した状態である。透明な型51は、封止樹脂7の表面寸法よりも小さくなるように形成されている。
FIG. 6A shows a state where the alignment of the center of the
固体撮像装置31の製造方法において、透明な型51には過剰量の光硬化性樹脂32’が充填されている。このため、透明な型51に充填された光硬化性樹脂32’の一部が透明な型51の外側にはみ出している。
In the method for manufacturing the solid-
上述のように、透明な型51に充填された光硬化性樹脂32’がガラス板3に接触するとき、光硬化性樹脂32’とガラス板3との界面に気泡が形成されることがある。
As described above, when the
しかし、封止樹脂7へ透明な型51を密着させようとすると、余剰の光硬化性樹脂32’が透明な型51の外側に押し出される。このとき、上記界面に形成された気泡は、光硬化性樹脂の一部32a’に封入され状態で外部に押し出される。
However, if the
よって、この状態で光硬化性樹脂32’およびその一部32’を硬化させることによって、固体撮像装置31を作製することができる。
Therefore, the solid-
図6(b)に示しているのは、図6(a)と同様の製造工程の状態である。よって、光硬化性樹脂34’および34a’の一部34b’が、透明な型52からはみ出している。このため、上記気泡を光硬化性樹脂34’から押し出すことができる。
FIG. 6B shows the same manufacturing process as in FIG. Therefore, a
図6(a)と異なる点は、透明な型52が封止樹脂7の平面寸法よりも大きいこと、および透明な型52には、レンズ34の形状を転写するための略球面状の窪みの外側に、平坦な窪みが形成されていることである。
The difference from FIG. 6A is that the
透明な型52の平坦な窪みの底面は、有効画素領域1aと平行になるように形成および位置合わせされる。
The bottom surface of the flat recess of the
図6(b)において、封止樹脂7とガラス板3とは平坦に形成されているが、図4(b)に示したように、ガラス板3が僅かに突出している状態であってもよい。このとき、透明な型52の平坦な窪みの底面をガラス板3の4つの角と接触させながら、光硬化性樹脂34’および34a’の硬化を行うことができる。
In FIG. 6B, the sealing
よって、この状態で、光硬化性樹脂34’および34a’を硬化させると、固体撮像装置33を作製することができる。
Therefore, when the
〔実施の形態4〕
本発明に係る一実施形態について図7を用いて以下の説明する。図7は、固体撮像装置10を内蔵した撮影装置61の構成を説明する断面図である。
[Embodiment 4]
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
図7に示すように、撮影装置61は、固体撮像装置10、平板状の面と2つの凸面とからなる撮像用レンズ62、撮像用レンズ62の平板状の面を挟んで形成された遮光部63、ならびに撮像用レンズ62とセンサチップ1との光軸方向の距離を調節および固定するためのスペーサ64を備えている。
As illustrated in FIG. 7, the
撮像用レンズ62は、固体撮像装置10に入射する光の光路を画定する光路画定器である。遮光部63は、撮像用レンズ62の絞りであり、かつ撮像用レンズ62に入射する光の内、迷光の入射を抑制する。スペーサ64は、封止樹脂7の外周部付近に形成されている。
The
なお、固体撮像装置10の底面に設けられた外部接続端子17は、配線基板上に形成された導体配線と電気的に接続されている(図示せず)。さらに、上記導体配線は、上記配線基板上に接着された画像処理装置を電気的に接続されている(図示せず)。つまり、固体撮像装置10は、上記導体配線を介して、上記画像処理装置と電気的に接続されている。
The
このため、撮像用レンズ62から入射した光は、レンズ9、ガラス板3、空気層11を介して、センサチップ1上の有効画素領域1aに入射する。有効画素領域1aに入射した光は電気信号に変換され、上記画像処理装置に送信される。送信された電気信号に基づいて上記画像処理装置が画像を形成する。
For this reason, the light incident from the
以上の構成を有しているので、撮影装置61は、固体撮像装置10と同様の機能および作用を有する。
Since it has the above configuration, the
なお、撮影装置61は、固体撮像装置10の代わりに、固体撮像装置31または固体撮像装置33を備えていてもよい。特に、撮影装置61が固体撮像装置33を備えている場合、封止樹脂7とスペーサ64との間には、張り出し34aが形成されている。このため、実施の形態2において説明したように、製造工程における加熱冷却処理および製品の使用環境の変化によって生じる、レンズ34の剥離をより確実に抑制することができる。よって、撮影装置61の生産歩留まりおよび信頼性をより向上させることができる。
Note that the
〔実施の形態5〕
本発明に係る一実施形態について図8を用いて以下に説明する。図8(a)は、本実施形態の固体撮像装置81の構成を示す断面図であり、図8(b)は、固体撮像装置81のレンズ91の端部に光が入射する様子を示した断面図であり、図8(c)は、図8(b)のレンズ91の端部付近を拡大した断面図である。
[Embodiment 5]
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view showing a configuration of the solid-
固体撮像装置81は、実施の形態1の固体撮像装置10と多くの点において共通している。固体撮像装置81の構成の内、固体撮像装置10の構成と同じ番号が付されている構成は、名称およびその機能が同じである。よって、本実施形態において、固体撮像装置10の構成と同じ番号が付されている構成およびその機能については、実施の形態1を参照すればよい。
The solid-
図8(a)に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置81は、下部に外部接続端子17が形成されたセンサ基板13、センサ基板13上に形成されたセンサチップ1(固体撮像素子)、センサチップ1の有効画素領域1aと対向するように配置されたガラス板3(透明板)、センサチップ1とガラス板3とを平行に保持するスペーサ5、ならびにガラス板3の上面および側壁と接する樹脂製のレンズ91を備えている。レンズ91は、有効画素領域1aと空気層11を介して対向する面を除いたガラス板3の全ての面と接している。
As shown in FIG. 8A, a solid-
固体撮像装置81がセンサチップ10と異なる点は、封止樹脂7によって樹脂封止されていないこと、およびレンズ91のサイズがガラス板3のサイズよりも明らかに大きいことである。
The solid-
しかし、レンズ91の凸面の形状は、実施の形態1のレンズ9(図1を参照のこと)の凸面の形状と同じである。よって、レンズ91は、レンズ91に入射した光を屈折させることによって、該光の角度が直角に近づくように補正するための構成であり、レンズ9と同じ機能を有している。
However, the convex shape of the
図面から明らかなように、レンズ91の端部91aは、ガラス板3が有する6つの面の内、有効画素領域1aと空気層11を介して対向する面(以下、単に「底面」と称する)を除いた5つの面(1つの上面および4つの側壁)と接している。
As is apparent from the drawing, the
レンズ91が、ガラス板3の1つの上面および4つの側壁と接していることによる利点について、以下に説明する。
Advantages of the
図8(c)に示すように、被写体からの光を集光する撮像レンズ62から出射された光には、レンズ91の端部91a付近に入射する光20が含まれている。
As shown in FIG. 8C, the light emitted from the
図8(b)に示すように、光20がレンズ91に入射すると、光20は、レンズ91の凸面において屈折された屈折光20aとしてレンズ9内部を進む。屈折光20aは、レンズ91内部からガラス板3に入射する。
As shown in FIG. 8B, when the light 20 enters the
ガラス板3に入射した屈折光20aの一部は、ガラス板3の側壁を通過して、再度、レンズ91内部に入射する。再度、レンズ91内部に入射した屈折光20aは、レンズ91の端部91aの下面に到達する。レンズ91の端部91aの下面に到達した屈折光20aは、固体撮像装置81の外側へ向かうように屈折して、屈折光20cとしてレンズ91から出射される。このため、屈折光20aの内、レンズ91の端部91aの下面に到達する屈折光20aは、有効画素領域へ入射しない。
A part of the refracted light 20 a incident on the
また、ガラス板3に入射した屈折光20aの一部は、外気と接しているガラス板3の側壁に到達する。ガラス板3の側壁に到達した屈折光20aは、ガラス板3と外気との屈折率の差が大きいため、ガラス板3の側壁において反射される。ガラス板3の側壁において反射された反射光20dは、固体撮像装置81の内側に向かう。しかし、反射光20dは、有効画素領域外に配置されたスペーサ5に到達する。つまり、反射光20dは、有効画素領域に入射しない。さらに、sスペーサ5が光透過性を有していないため、反射光20dは、スペーサ5によって吸収される。
Further, a part of the refracted light 20a incident on the
以上のように、レンズ91の端部91aがガラス板3の側壁と接していることによって、レンズ91の端部91a付近に入射する光20は、有効画素領域に入射しない。つまり、レンズ91の端部91aに入射する画像の形成に不要な光20が有効画素領域に入射する迷光が減少する。
As described above, since the
よって、有効画素領域に入射する迷光が減少するので、固体撮像装置81を用いて形成された画像の画質の低下を抑制することができる。
Accordingly, stray light incident on the effective pixel region is reduced, and thus it is possible to suppress a reduction in image quality of an image formed using the solid-
さらに、有効画素領域に入射する迷光が減少するという利点のほかに、レンズ91がガラス板3の1つの上面および4つの側壁と接していることによって得られる、以下のような利点をあげることができる。
Furthermore, in addition to the advantage that stray light incident on the effective pixel region is reduced, the following advantages obtained by the
従来、樹脂性のレンズを備える固体撮像装置を無鉛半田リフロー処理によって実装した場合、レンズの変形によってガラス板が剥離する。このため、通常、樹脂性のレンズを備える固体撮像装置の実装方法として、安価な無鉛半田リフロー処理を採用することができない。 Conventionally, when a solid-state imaging device including a resinous lens is mounted by lead-free solder reflow processing, the glass plate is peeled off due to deformation of the lens. For this reason, generally, an inexpensive lead-free solder reflow process cannot be employed as a mounting method for a solid-state imaging device including a resinous lens.
しかし、上記構成によって、樹脂性のレンズを備える固体撮像装置81を実装方法として、安価な無鉛半田リフロー処理を採用した場合に発生する、レンズのガラス板からの剥離を抑制することができる。
However, with the above configuration, it is possible to suppress peeling of the lens from the glass plate, which occurs when an inexpensive lead-free solder reflow process is employed as a mounting method using the solid-
樹脂性のレンズを備える固体撮像装置を無鉛半田リフロー処理によって固体撮像装置81の実装を行う(高温条件下に曝露する)と、レンズ91とガラス板3とが異なる熱膨張係数を有しているため、樹脂製のレンズ91は熱応力を受ける。
When a solid-
樹脂製のレンズ91が受ける上記熱応力は、せん断力だけでなく引張力も含まれる。樹脂は、引張力に対して変形しないよう反発する力(収縮する力)が強い。このため、ガラス板3の上面および側壁と接するように(透明板の上面から側壁へ回りこむように)樹脂製のレンズ91が形成された状態において、高温条件下に曝露すると、ガラス板3は樹脂製のレンズ91によって締め付けられるような力を受ける。
The thermal stress received by the
従って、ガラス板3と樹脂製のレンズ91との密着性が向上する。ガラス板3と樹脂製のレンズ91との密着性(接着力)が向上するので、高温条件下に樹脂製のレンズ91を備えた固体撮像装置81を曝露したときに発生する、レンズ91のガラス板3からの剥離を抑制し得る。
Therefore, the adhesion between the
レンズ91がガラス板3の1つの上面および4つの側壁と接しているため、樹脂性のレンズ91を備えた固体撮像装置81の実装方法として、安価なリフロー処理を採用し得る。よって、固体撮像装置81の実装コストを削減することができる。
Since the
レンズ91とガラス板3との接着力を、さらに向上し得る方法として、ガラス板3の上面にシランカップリング剤を付与する方法を挙げることができる。シランカップリング剤を付与する方法の詳細については、実施の形態1を参照のこと。
As a method for further improving the adhesive force between the
本実施形態において、レンズ91(図8を参照のこと)は、図9に示すように、紫外線照射によって硬化する光硬化性樹脂91’から構成されている。レンズ91は、光硬化性樹脂91’を型19’の窪みに充填し、型19’の平坦部をガラス板3に接触させた状態で紫外線を照射することによって形成されている。
In the present embodiment, the lens 91 (see FIG. 8) is composed of a photocurable resin 91 'that is cured by ultraviolet irradiation as shown in FIG. The
レンズ91は、上述のように、固体撮像装置81に入射する光の角度を直角に近づくように補正するための構成であり、レンズ91の中心を透過する光が有効画素領域1aへ直角に入射するように形成される必要がある。入射光の角度の補正を適切に行えるようにレンズ91を形成するためには、型19’の平坦部を有効画素領域1aと平行な面(例えば、ガラス板3の露出部3a)に接触させる必要がある。
As described above, the
ガラス板3は、有効画素領域1aと対向するようにスペーサ5を介してセンサチップ1に接着されている。ガラス板3が平行平面状であること、およびスペーサ5が均一な厚さを有する非常に薄い構成であることから、ガラス板3の上面は有効画素領域1aと平行である。
The
レンズ91は、型19’の平坦部が有効画素領域1aと平行なガラス板3の露出部3aに接触した状態で形成されているため、レンズ91の中心を透過する光を正確に有効画素領域1aに対して直角に入射させることができる。つまり、ガラス板3はレンズ91からの露出部3aを有しているため、レンズ91の取り付け精度を高めることができる。
Since the
ここで、図8においては、ガラス板3の露出部3aが描写されていない。これは、図9が長方形を有するガラス板3の対角線に沿って固体撮像装置81の断面を取った図であり、図8が、長方形を有するガラス板3の一辺に平行な線に沿って固体撮像装置81の断面を取った図であるためである。すなわち、ガラス板3の露出部3aは、ガラス板3上面の長方形の各角付近に形成されており、光硬化性樹脂91’の硬化時には、型19’の平坦部と、ガラス板3上面の長方形の各角付近とが接触している。
Here, in FIG. 8, the exposed
〔実施の形態6〕
本発明の一実施形態である固体撮像装置81の製造方法について、図10を用いて以下に説明する。図10は、固体撮像装置81の製造方法における各工程を説明する断面図である。
[Embodiment 6]
A method for manufacturing the solid-
本実施の形態の製造方法は、図5を用いて説明した実施の形態3の製造方法と大きな差はない。本実施の形態の製造方法と実施の形態3の製造方法とが異なる点は、光硬化性樹脂91’を充填するための図10の透明な型19’と図5の透明な型19との窪みの大きさが異なる点である。具体的には、透明な型19’のレンズ91表面形状を転写するために形成された窪みの直径が、透明な型19よりも大きいため、透明な型19’に形成された窪みの全体の大きさが透明な型19よりも大きい。
The manufacturing method according to the present embodiment is not significantly different from the manufacturing method according to the third embodiment described with reference to FIG. The difference between the manufacturing method of the present embodiment and the manufacturing method of the third embodiment is that the
以上のように、本実施の形態の製造方法は、実施の形態3の製造方法と大きく異なるのは用いる型の形状が異なる点であるため、各工程における差異を説明するに留める。各工程の詳細については、必要に応じて実施の形態3を適宜参照のこと。
As described above, the manufacturing method according to the present embodiment is largely different from the manufacturing method according to the third embodiment in that the shape of the mold to be used is different. For details of each step, refer to
固体撮像装置を、ガラス板3が下方を向くように、マウンター装置(図示せず)のロッド41を用いて真空固定(バキュームチャッキング)する。同時に、透明な型19’のレンズ91表面形状を転写するために形成された窪みに流動性を有する光硬化性樹脂91’を充填する(S11)。
The solid-state imaging device is vacuum-fixed (vacuum chucking) using a
透明な型19’、光硬化性樹脂91’およびガラス板3を介して、カメラ42を用いて有効画素領域1aの形状(平面形状および中心の位置など)を撮像する。撮像した有効画素領域1aの形状を画像処理装置によって画像処理を行う。上記画像処理装置に予め認識させておいた透明な型19’の中心と画像処理した有効画素領域1aの中心とをX軸方向および/またはY軸方向に位置合わせする(S12)。
The shape (planar shape, center position, etc.) of the
上記位置合わせの終了後、光硬化性樹脂91’を充填した透明な型19’をガラス板3へ接触した状態で固定する。透明な型19’を固定した後、UVランプを点灯し、紫外線照射を行う(S13)。
After completion of the alignment, the
S13における紫外線の照射によって、透明な型19’に充填された光硬化性樹脂91’が硬化する。
The
光硬化性樹脂91’が十分に硬化することによって、レンズ91が形成された後、透明な型19’を固体撮像装置10から離型させる(S14)。
After the photocurable resin 91 'is sufficiently cured to form the
本実施形態に係る製造方法を用いれば、パワーを有する非球面レンズ、フレネル形状を有するレンズおよび微細なレリーフ形状が施された回折レンズなど、複雑な形状を有するレンズ91を容易に形成することができる。さらに、レンズ91の中心が有効画素領域1aの中心と正確に対向するように位置合わせをしながら、レンズ91を形成することができるので、収差が小さく、かつ解像度の高い画像を形成することができる固体撮像装置81を提供することができる。
By using the manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to easily form a
〔実施の形態7〕
本発明に係る一実施形態について図11を用いて以下の説明する。図11は、固体撮像装置81を内蔵した撮影装置61aの構成を説明する断面図である。
[Embodiment 7]
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the configuration of an
本実施形態の撮影装置61aと実施の形態4の撮影装置61とは、多くの点で共通している。撮影装置61aと撮影装置61aとが大きく異なる点は、内蔵している固体撮像装置が異なること、および撮像用レンズ62の取り付け位置が異なることである。撮影装置61aが内蔵している固体撮像装置81の詳細については、実施の形態5を参照すればよいため、ここでは説明を省略する。よって、撮影装置61aにおける撮像用レンズ62の取り付け位置について、以下に説明する。
The photographing
図11に示すように、撮影装置61aは、固体撮像装置81、平板状の面と2つの凸面とからなる撮像用レンズ62、撮像用レンズ62の平板状の面を挟んで形成された遮光部63、ならびに撮像用レンズ62とセンサチップ1との光軸方向の距離を調節および固定するためのスペーサ64を備えている。
As illustrated in FIG. 11, the
撮像用レンズ62は、固体撮像装置81に入射する光の光路を画定する光路画定器である。遮光部63は、撮像用レンズ62の絞りであり、かつ撮像用レンズ62に入射する光の内、迷光の入射を抑制する。スペーサ64は、ボンディングワイヤ15と接触しないように、センサ基板13の外周部付近に形成されている。
The
なお、固体撮像装置81の底面に設けられた外部接続端子17は、配線基板上に形成された導体配線と電気的に接続されている(図示せず)。さらに、上記導体配線は、上記配線基板上に接着された画像処理装置を電気的に接続されている(図示せず)。つまり、固体撮像装置81は、上記導体配線を介して、上記画像処理装置と電気的に接続されている。
The
このため、撮像用レンズ62から入射した光は、レンズ91、ガラス板3、空気層11を介して、センサチップ1上の有効画素領域1aに入射する。有効画素領域1aに入射した光は電気信号に変換され、上記画像処理装置に送信される。送信された電気信号に基づいて上記画像処理装置が画像を形成する。
For this reason, the light incident from the
以上の構成を有しているので、撮影装置61aは、固体撮像装置81と同様の機能および作用を有する。
Since it has the above configuration, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
〔その他の構成〕
なお、本発明は以下の構成であっても実現可能である。
[Other configurations]
Note that the present invention can also be realized with the following configuration.
(第1の構成)
少なくとも、一面に有効画素領域を有する固体撮像素子と、
前記有効画素領域に一定の間隔をあけて対向して配置され、前記有効画素領域の平面寸法と同等以上で前記固体撮像素子の平面寸法より小さい平面寸法を有する透光性蓋部と、
前記有効画素領域及び透光性蓋部の間であって前記有効画素領域を除く領域に形成され、かつ前記有効画素領域を取り囲むように設けられた不透光性の接着層と、
前記固体撮像素子と前記透光性蓋部と前記接着層とで形成される密封空間を除く領域一面に形成された不透光性の封止樹脂部と、
前記透光性蓋部上に配置されたレンズと、を備える固体撮像装置であって、
前記レンズが、前記透光性蓋部および前記封止樹脂にまたがって形成されているレンズ付き固体撮像装置。
(First configuration)
At least a solid-state imaging device having an effective pixel region on one surface;
A translucent lid that is disposed to face the effective pixel region at a predetermined interval and has a planar dimension that is equal to or larger than the planar dimension of the effective pixel region and smaller than the planar dimension of the solid-state imaging device;
A non-translucent adhesive layer formed between the effective pixel region and the translucent lid portion and excluding the effective pixel region, and provided so as to surround the effective pixel region;
A non-translucent sealing resin portion formed over the entire region excluding a sealed space formed by the solid-state imaging device, the translucent lid portion, and the adhesive layer;
A solid-state imaging device comprising a lens disposed on the translucent lid,
A solid-state imaging device with a lens , wherein the lens is formed across the translucent lid and the sealing resin.
(第2の構成)
少なくとも、一面に有効画素領域を有する固体撮像素子と、
前記有効画素領域に一定の間隔をあけて対向して配置され、前記有効画素領域の平面寸法と同等以上で前記固体撮像素子の平面寸法より小さい平面寸法を有する透光性蓋部と、
前記有効画素領域及び透光性蓋部の間であって前記有効画素領域を除く領域に形成され、かつ前記有効画素領域を取り囲むように設けられた接着層と、
前記透光性蓋部より物体側に配置されたレンズと、を備える固体撮像装置であって、
前記レンズが、前記透光性蓋部および前記封止樹脂にまたがって形成されているレンズ付き固体撮像装置。
(Second configuration)
At least a solid-state imaging device having an effective pixel region on one surface;
A translucent lid that is disposed to face the effective pixel region at a predetermined interval and has a planar dimension that is equal to or larger than the planar dimension of the effective pixel region and smaller than the planar dimension of the solid-state imaging device;
An adhesive layer formed between the effective pixel region and the translucent lid and excluding the effective pixel region, and provided to surround the effective pixel region;
A solid-state imaging device and a lens disposed on the object side of the transparent cover,
A solid-state imaging device with a lens , wherein the lens is formed across the translucent lid and the sealing resin.
(第3の構成)
前記レンズは、−60〜270℃の温度に暴露された後でも、可視光帯域おける透過率が80%以上の透光性を持つ樹脂で形成されている第1または2の構成に係るレンズ付き固体撮像装置。
(Third configuration)
With the lens according to the first or second configuration, the lens is formed of a resin having a transmissivity of 80% or more in the visible light band even after being exposed to a temperature of −60 to 270 ° C. Solid-state imaging device.
(第4の構成)
前記透光性蓋部の一部には前記レンズが形成されていない第1〜3のいずれか1つの構成にか係るレンズ付き固体撮像装置。
(Fourth configuration)
A solid-state imaging device with a lens according to any one of the first to third configurations in which the lens is not formed on a part of the translucent lid.
(第5の構成)
前記封止樹脂部の物体側面が親水性を有している第1〜4のいずれか1つの構成に係るレンズ付き固体撮像装置。
(Fifth configuration)
A solid-state imaging device with a lens according to any one of the first to fourth configurations, wherein an object side surface of the sealing resin portion has hydrophilicity.
(第6の構成)
前記透光性蓋部の物体側の面がシランカップリング処理されている第1〜5のいずれか1つの構成に係るレンズ付き固体撮像装置。
(Sixth configuration)
The lens- equipped solid-state imaging device according to any one of the first to fifth configurations in which the object-side surface of the translucent lid is subjected to silane coupling treatment.
(第7の構成)
前記レンズは、可視光領域において屈折率1.3〜1.4の透光性樹脂材料で形成されている第1〜6のいずれか1つの構成に係るレンズ付き固体撮像装置。
(Seventh configuration)
The said lens is a solid-state imaging device with a lens which concerns on any one structure of the 1st-6th formed with the translucent resin material of refractive index 1.3-1.4 in visible region.
(第8の構成)
前記レンズと同時に形成される透光性樹脂製の構造体が形成されている第1〜7のいずれか1つの構成に係る記載のレンズ付き固体撮像装置。
(Eighth configuration)
The solid-state imaging device with a lens according to any one of first to seventh configurations, in which a structure made of a translucent resin formed simultaneously with the lens is formed.
(第9の構成)
少なくとも、
封止樹脂部の物体側の面に親水性処理を施す工程と、
レンズの形状を転写するキャビティ部が設けられた透光性成形型の前記キャビティ部にエネルギー硬化性樹脂を充填する工程と、
前記透光性成形型の一部と、前記固体撮像装置の前記透光性蓋部のレンズが形成されない部分とを接触させる工程と、
前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させレンズを形成する成形工程と、
前記透光性成形型を取り外す離型工程と、を有する第1〜8いずれか1つの構成に係るレンズ付き固体撮像装置の製造方法。
(Ninth configuration)
at least,
Applying hydrophilic treatment to the object side surface of the sealing resin portion;
Filling the cavity part of the translucent mold provided with a cavity part for transferring the shape of the lens with an energy curable resin;
Contacting a part of the translucent mold with a portion of the solid-state imaging device where the lens of the translucent lid is not formed;
A molding step of curing the energy curable resin to form a lens ;
A method for manufacturing a lens- equipped solid-state imaging device according to any one of first to eighth configurations, comprising: a mold release step of removing the translucent mold.
(第10の構成)
導体配線が形成された配線基板と、該配線基板に接着され前記導体配線に電気的に接続される画像処理装置と、前記導体配線に電気的に接続されるレンズ付き固体撮像装置と、前記レンズ付き固体撮像装置に対向して配置されレンズ付き固体撮像装置への光路を画定する光路画定器とを備える撮像装置。
(Tenth configuration)
A wiring board on which conductor wiring is formed, an image processing apparatus bonded to the wiring board and electrically connected to the conductor wiring, a solid-state imaging device with a lens electrically connected to the conductor wiring, and the lens An image pickup apparatus comprising: an optical path demarcating device disposed opposite to the solid-state image pickup device with a lens and demarcating an optical path to the solid-state image pickup device with a lens .
本発明によれば、簡便で安価な方法を用いて小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性(耐環境性)および性能を付与した固体撮像装置を提供することができるので、被写体からの光に基づいて画像を形成するための光学機器全般に適用可能である。特に、携帯電話用のカメラモジュールやデジタルカメラなどに適用することが有効である。装置の小型・薄型化かつ広角化の用途に利用することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device that achieves downsizing and thinning using a simple and inexpensive method and that has high reliability (environment resistance) and performance. The present invention can be applied to all optical devices for forming an image based on the light of the above. In particular, it is effective to apply to a camera module for a mobile phone, a digital camera, and the like. It can be used for the purpose of downsizing, thinning and widening the device.
1 センサチップ(固体撮像素子)
1a 有効画素領域
3 ガラス板(透明板)
5 スペーサ
7 封止樹脂
9 レンズ
9’ 光硬化性樹脂(エネルギー硬化性樹脂)
10 固体撮像装置
19 透明な型(型)
19’ 透明な型(型)
31 固体撮像装置
32 レンズ
32’ 光硬化性樹脂(エネルギー硬化性樹脂)
32a 張り出し
33 固体撮像装置
34 レンズ
34’ 光硬化性樹脂(エネルギー硬化性樹脂)
34a 張り出し
51 透明な型(型)
52 透明な型(型)
61 撮影装置
61a 撮影装置
81 固体撮像装置
91 レンズ
91’ 光硬化性樹脂(エネルギー硬化性樹脂)
1 Sensor chip (solid-state image sensor)
1a
5
10 Solid-
19 'Transparent mold (mold)
31 solid-
52 Transparent mold (mold)
61
Claims (16)
有効画素領域が形成された固体撮像素子と、
該有効画素領域と対向するように配置され、かつ該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板と、
上記固体撮像素子の一部、および上記透明板の側壁を封止する封止樹脂と、
該透明板上に形成され、かつ透明な樹脂から構成されたレンズと、
を備えており、
上記レンズの少なくとも一部が該封止樹脂と接している
ことを特徴とする固体撮像装置。 at least,
A solid-state imaging device in which an effective pixel region is formed;
A transparent plate disposed so as to face the effective pixel region and having a planar dimension equivalent to the effective pixel region;
A sealing resin for sealing a part of the solid-state imaging device and the side wall of the transparent plate;
A lens formed on the transparent plate and made of a transparent resin;
With
The solid-state imaging device, wherein at least a portion of the lens is in contact with the sealing resin.
有効画素領域が形成された固体撮像素子と、
該有効画素領域と対向するように配置され、かつ該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板と、
該透明板上に形成され、かつ透明な樹脂から構成されたレンズと、
を備えており、
該レンズの少なくとも一部が該透明板の側壁と接している
ことを特徴とする固体撮像装置。 at least,
A solid-state imaging device in which an effective pixel region is formed;
A transparent plate disposed so as to face the effective pixel region and having a planar dimension equivalent to the effective pixel region;
A lens formed on the transparent plate and made of a transparent resin;
With
At least a part of the lens is in contact with a side wall of the transparent plate.
固体撮像素子の有効画素領域と対向するように該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板を配置する工程と、
少なくとも該固体撮像素子の一部および該透明板の側壁を樹脂封止する工程と、
該透明板上、および該封止樹脂上の一部に、透明な樹脂から構成されたレンズを形成する工程と
を包含する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 at least,
Disposing a transparent plate having a planar dimension equivalent to the effective pixel area so as to face the effective pixel area of the solid-state imaging device;
A step of resin-sealing at least a part of the solid-state imaging device and a side wall of the transparent plate;
Forming a lens made of a transparent resin on the transparent plate and a part of the sealing resin. A method for producing a solid-state imaging device.
固体撮像素子の有効画素領域と対向するように該有効画素領域と同等の平面寸法を有する透明板を、該固体撮像素子に固定する工程と、
該透明板の上部、および該透明板の側壁の一部にわたって、透明な樹脂から構成されたレンズを形成する工程と
を包含する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 at least,
Fixing a transparent plate having a planar dimension equivalent to the effective pixel region to the effective pixel region of the solid-state image sensor to the solid-state image sensor;
Forming a lens made of a transparent resin over an upper portion of the transparent plate and a part of a side wall of the transparent plate.
流動性を有するエネルギー硬化性樹脂を型に充填する処理;および
光エネルギーまたは熱エネルギーの付与によってエネルギー硬化性樹脂を硬化する処理
を含むことを特徴とする請求項12または13に記載の固体撮像装置の製造方法。 The above process of forming the lens
The solid-state imaging device according to claim 12, comprising: a process of filling a mold with fluid curable resin having fluidity; and a process of curing the energy curable resin by applying light energy or thermal energy. Manufacturing method.
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