JP4365743B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置にかかり、特に撮像素子（受光素子）の受光面側に透明部材を配している撮像装置に関する。
撮像素子（受光素子）として、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサー等を用いた撮像装置は、例えば特許文献１乃至特許文献３に示されるように、撮像素子をパッケージ内に収容すると共にこの撮像素子の受光面上にガラス板などの透明部材を配設して、外部光が当該透明部材を介して撮像素子に入射されるよう構成されている。
特許文献１（特開昭６２−６７８６３号公報）にあっては、半導体基板２１がリード２６上に搭載され、当該半導体基板２１の電極はボンディングワイヤ２５によりリード２６に接続され、また当該半導体基板２１上には透明接着剤によりガラス板２２が接着固定され、当該ガラス板２２の表面を露出して、前記半導体基板２１、リード２６などが黒色色素を含み光吸収材として機能する樹脂２３によって封止された構造が開示されている。
また、特許文献２（特開２０００−３２３６９２号公報）にあっては、リード１２が形成されたパッケージ１０上に受光部１ａを有したチップ１ｂを搭載し、このチップ１ｂ上に低屈折率樹脂５を用いてマイクロレンズ群３を接着し、その上にカラーフィルタ４を介して光透過性基板２が配設され、更に前記低屈折率樹脂５及び光透過性基板２の外周部に、撥水性樹脂６が配設された構造が開示されている。
また、特許文献３（特開２００２−０１６１９４号公報）にあっては、半導体素子１が基体５上に搭載され、当該半導体素子１の電極８と基体５に設けられた電極パッド９がボンディングワイヤ６により接続され、また半導体素子１上には前記電極８部に配設された紫外線硬化性樹脂４を介して透光性部材３が配設され、更に半導体素子１、紫外線硬化性樹脂４及び透光性部材３の側面部全周を覆って封止樹脂７が配設された構造が開示されている。
特開昭６２−６７８６３号公報（第４頁、第２図） 特開２０００−３２３６９２号公報（第２−３頁、第１図） 特開２００２−０１６１９４号公報（第３頁、第３図）
上記特許文献１に開示される技術にあっては、ガラス板２２は直方体形状であり、当該ガラス板２２の周囲に封止樹脂２３が配設されて封止処理がなされる。ガラス板２２が直方体形状であり、その外周側面が半導体基板２１の上面（受光面）に対し垂直であると、外周側面に入射した不要光（撮像に寄与しない光）は外周側面と樹脂２３との界面で反射されて受光面（撮像エリア）に入射し易い。受光面に不要光が入射されれば、光学特性を阻害し、フレアやゴーストの発生の原因になってしまう。
また、特許文献１に開示される技術にあっては、ガラス板２２は透明接着剤で半導体基板２１に接着された構成とされており、一方、特許文献２に開示される技術にあっては、チップ１ｂとマイクロレンズ３との間に低屈折率樹脂５が介装されており、且つその周囲を撥水製樹脂６により封止された構成とされている。また、特許文献３に開示される技術にあっては、半導体素子１の受光部２と透明性部材３との間には空間が設けられており、その空間の外周は紫外線硬化性樹脂４及び封止樹脂７で封止された構成とされている。
このため、これらの特許文献１乃至特許文献３に開示される技術にあっては、特許文献１における透明接着剤、特許文献２における低屈折率樹脂５、及び特許文献３における半導体素子１と透明性部材３との間の空間内の空気が、特許文献１乃至３の各装置に熱が印加されることにより熱膨張した場合、ガラス板２２，光透過性基板２，透光性部材３は、半導体基板２１，チップ１ｂ，半導体素子１に対し垂直方向に圧力を受け、かかる圧力によりガラス板２２，光透過性基板２，或いは透光性部材３が外れてしまう可能性があった。
更に、特許文献１乃至特許文献３に開示される技術にあっては、半導体基板２１とリード２６、チップ１ｂとリード１２、或いは半導体素子１と基体５とを接続するのに、ワイヤ２５，１１，６を用いている。当該ワイヤ２５，１１，６は、ワイヤボンディング法により配設されるが、ワイヤ２５，１１，６の配設処理の前に、受光エリアをガラス板２２，光透過性基板２或いは透光性部材３でカバーする工程を執る場合には、当該ガラス板２２，光透過性基板２或いは透光性部材３とボンディング・キャピラリとの接触を避ける必要がある。
この為、これらガラス板２２，光透過性基板２，透光性部材３の外周側面と、ワイヤが接続される電極パッドまでの距離を大きくすることが必要とされ、一つにはガラス板２２，光透過性基板２，透光性部材３のサイズを小さくすることが、或いは半導体基板２１，チップ１ｂ，半導体素子１のチップサイズを大きくすることが要求される。しかしながら、ガラス板２２，光透過性基板２，透光性部材３を小さくすると、その端面で反射する光が撮像エリアに入射し易くなって光学特性を阻害することになり、一方チップサイズを大きくすることは撮像装置の小型化に不利である。
本発明は、このような撮像素子の受光面上にガラス板などの透明部材を配設する撮像装置に於いて、装置の小型化を図りつつ、透明部材の脱落が防止されると共に、撮像素子の受光部への不要光の入射を防止することができる撮像装置の構造を提供しようとするものである。
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
請求項１記載の発明は、
受光面を有し、前記受光面上に複数のレンズ部材が配設された受光素子と、
前記受光素子の受光面上に、スペーサを介して配設された板状透明部材と、
少なくとも前記板状透明部材の外周部に配設された樹脂と
を有する撮像装置であって、
前記板状透明部材は、前記受光素子側に位置する第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面と、前記第１の主面に垂直な第１の側面と前記第２の主面と鈍角をなす第２の側面とが共に形成されてなる側面とを有し、
前記第１の主面の面積が、前記第２の主面の面積よりも大きく、
前記受光素子と前記板状透明部材との間隙部分には空間が形成され、
前記板状透明部材は前記レンズ部材に直接接するよう配設されていることを特徴とするものである。
上述の如く、本発明によれば、撮像素子（受光素子）の受光面上に配設される板状の透明部材の、当該撮像素子側に位置する主面の面積が、これと対向する他方の主面（外表面）の面積よりも大とされ、当該透明基板の側面が撮像素子（受光素子）の受光面に対して傾斜して配設されることにより、当該透明部材の脱落の防止、並びに不要光の入射を抑制・低減することができ、信頼性、光学特性の向上を図ることができる。また、製造工程にあってはボンディング・キャピラリとの干渉を防止しつつ、撮像装置として小型化を図ることも可能となる。
本発明による撮像装置の最良の形態について、実施例をもって図面共に説明する。
本発明よる撮像装置の第１実施例である撮像装置２０Ａを、図１及び図２に示す。図１は当該撮像装置２０Ａの断面を示し、図２は撮像装置２０Ａに於ける封止樹脂２６を除去した状態を示す。
本実施例にあって、撮像装置２０Ａは、大略すると、撮像素子（受光素子）２２，支持基板２３，マイクロレンズ２４，板状の透明部材２５Ａ，封止樹脂２６，及び外部接続端子３１などにより構成される。ここで、撮像素子２２はＣＭＯＳイメージセンサーからなり、その受光面３０を上面として、ダイボンディング材２７を介して支持基板２３に搭載・固着されている。
当該撮像素子２２の受光面３０（撮像エリア）には、複数個のフォトダイオードがマトリックス状に形成されており（図示せず）、当該フォトダイオード上には、カラーフィルタ層（図示せず）を介してマイクロレンズ２４が配設されている。当該カラーフィルタ層は、例えば顔料が添加されたフォトレジスト（感光性樹脂）から構成され、個々のフォトダイオードに対応するよう画成されて、三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のいずれか一つに着色されて、所定の順序で配列されている。
また、マイクロレンズ２４は、例えばポジ型フォトレジストから構成され、個々のフォトダイオードに対応するよう、フォトエッチング技術及びリフロー技術、或いは転写技術により、略半球状に形成された複数のレンズ体の集合体として形成されている。個々のレンズ体は、入射される光を対応するフォトダイオードの受光部へ集光する。
一方、前記支持基板２３は、ガラスエポキシ系樹脂を基材とする多層配線基板から構成され、その表面及び／或は内部には配線、及び層間接続用ビア（図示せず）が形成されている。そしてその撮像素子２２が搭載される面には、ワイヤ接続用のボンディングパッド４０が配設され、他方の面にはランド（図示せず）が形成されている。当該支持基板２３は、インターポーザとも称される。
前記撮像素子２２の電極パッド３９と、支持基板２３上に配設されたボンディングパッド４０は、金（Ａｕ）線からなるワイヤ２８により電気的に接続されている。
一方、支持基板２３の下面に形成されたランドには、はんだボールからなる外部接続端子３１が配設されている。従って、撮像素子２２の電極パッド３９は、ワイヤ２８、支持基板２３に於ける配線及び層間接続用ビアを介して外部接続端子に電気的に接続されている。
一方、撮像素子２２の受光面３０（撮像エリア）上には、スペーサ３５を介して透明ガラスからなる板状の透明部材２５Ａが配設される。当該透明部材２５Ａの、撮像素子２２側に位置する第１の主面２５ａは、当該撮像素子２２の受光面３０と平行に配置され、外側に位置する第2の主面２５ｂは、第1の主面２５ａと平行となる。
撮像素子２２上には、フォトレジストからなるスペーサ３５を介して前記透明部材２５Ａが配設されることにより、撮像素子２２と透明部材２５Ａとの間隙部分には空間４７が形成され、当該空間４７には空気が存在する。スペーサ３５は、エポキシ樹脂など他の材料から形成されてもよい。
前記マイクロレンズ２４の集光性は、入射光路上、マイクロレンズ２４の入射光側にある部材の屈折率との差、レンズの形状などによって決定される。マイクロレンズ２４の屈折率は一般的に１．５５程度（材料によって多少異なる）であり、空気の屈折率は１であることから、マイクロレンズ２４の周囲（透明部材２５Ａとの間）に空気が存在することにより、マイクロレンズ２４の集光性は最大限に発揮される。
尚、ここで“透明”とは、撮像素子２２の受光域に対して透明であることを指し、撮像素子２２が可視光を対象とするものであれば、当該可視光に対して透明であることを指す。
また、透明部材２５Ａの表面には、必要に応じてＡＲ（反射防止）コート及び／或いはＩＲ（赤外線阻止）コートなどが施される。
かかる構成に於いて、前記板状の透明部材２５Ａは、その撮像素子２２側に位置する第１の主面２５ａの面積（Ｓ１）が、外側に位置する第2の主面２５ｂの面積（Ｓ２）よりも大きな面積を有する（Ｓ１＞Ｓ２）。この時、当該透明部材２５Ａの側面３６Ａは、当該側面３６Ａと前記第1の主面２５ａとの間には鋭角θをなす傾斜を有し、当該透明基板２５Ａの第2主面２５ｂと当該側面３６Ａとの間は鈍角をなす。尚、本実施例にあっては、当該側面３６Ａは、一様な傾斜を有した傾斜面を有する。
一方、前記封止樹脂２６は、フィラー及び／或いは染料が混入されて遮光性を有しており、支持基板２３上に撮像素子２２,透明部材２５Ａ，ワイヤ２８等を封止すると共に、透明部材２５Ａの側面３６Ａを被覆している。この時、前記透明部材２５Ａは、第２の主面２５ｂが封止樹脂２６から露出するよう、その側面３６Ａの傾斜部を含めて被覆される。
このように透明部材２５Ａが傾斜部を含めて封止樹脂２６内に封入されることにより、当該透明部材２５Ａは確実に保持される。かかる構成により、透明部材２５Ａが封止樹脂２６から離脱することが防止され、撮像装置２０Ａは高い信頼性を有する。
前述の如く、撮像装置２０Ａにあって、撮像素子２２と透明部材２５Ａとの間には空間４７が形成されており、この空間４７内には空気が存在する。従って、撮像素子２２及び透明部材２５Ａが、封止樹脂２６による封止時、或いは封止後に加熱され、空間４７の空気が膨張した場合、透明部材２５Ａには図中上方向（受光面３０に対して垂直上方向）に圧力が印加される。
しかしながら、本実施例による構造にあっては、透明部材２５Ａの側面３６Ａを傾斜面とすることにより、空間４７内の空気が膨張し透明部材２５Ａに圧力が印加されても、透明部材２５Ａの側面３６Ａの傾斜部は封止樹脂２６により上方から支持され、且つ当該傾斜部は封止樹脂２６と広い接触面積をもって接触している。これにより、透明部材２５Ａが封止樹脂２６から離脱するのを防止することができ、撮像装置２０Ａは高い信頼性を有する。
かかる点について、前記透明部材２５Ａの側面３６Ａと封止樹脂２６との界面部分を示す図３を用いて、更に詳細に説明する。透明基板２５Ａの側面３６Ａと封止樹脂２６とが接する面、即ち当該透明基板２５Ａの側面に於いて、図中点Ｐで示す位置に作用する力について考察する。
マイクロレンズ２４と透明基板２５Ａとの間の空間４７内の空気が膨張し、図面上、透明部材２５Ａを上方に押し上げる圧力Ｆが発生し、この圧力Ｆにより、点Ｐにおいて透明部材２５Ａが封止樹脂２６を押圧する応力Ｆ１が発生したとする。この力Ｆ１の反作用として、封止樹脂２６が透明部材２５Ａを押圧（保持）する力Ｆ２（以下、保持力Ｆ２という）が発生する。この応力Ｆ１と保持力Ｆ２をＸ方向，Ｙ方向に分力すると、応力Ｆ１はＦ１ＸとＦ１Ｙに分力され、保持力Ｆ１はＦ2ＸとＦ２Ｙに分力される。
封止樹脂２６が透明部材２５Ａを保持しようとする保持力Ｆ１の分力Ｆ2ＸとＦ２Ｙの作用方向は、分力Ｆ2Ｘが垂直下方向であり、分力Ｆ2ＸとＦ２Ｙが内側方向である。即ち、保持力Ｆ１は、圧力Ｆに反して透明部材２５Ａを元の位置に保持しようとする力として作用する。このように、透明部材２５Ａに於いて、その第１の主面２５ａの面積Ｓ１を、第２の主面２５ｂの面積Ｓ２よりも大きな面積とし、透明部材２５Ａの側面３６Ａを傾斜面とすることにより、透明部材２５Ａと封止樹脂２６との間には透明部材２５Ａを元の位置に保持しようとする力が作用する。このため、透明部材２５Ａに対して離脱方向の圧力Ｆが作用しても、透明部材２５Ａが封止樹脂２６から離脱するのを確実に防止することができ、もって撮像装置２０Ａの信頼性を向上させることができる。
また、図４に示すように、透明部材２５Ａに於いて、その側面３６Ａを、第１の主面２５ａとの間に鋭角θをなす傾斜面をすることにより、ボンディング・キャピラリ４１を用いて、撮像素子２２の電極パッド３９へワイヤボンディングを実施する際、当該ボンディング・キャピラリ４１が透明部材２５Ａへ接触することを防ぐことができる。従って、透明部材２５Ａのサイズを小さくする必要がなく、一方で撮像素子２２のチップサイズを大型化する必要も生ぜず、小型化を図りつつ光学特性が良好な撮像装置２０Ａを実現することができる。
また、前記撮像装置２０Ａに於いては、図５に示すように、透明部材２５Ａの外周部を、その第１の主面２５ａに対して鋭角θを有する側面３６Ａとしたことにより、当該透明部材２５Ａの側面３６Ａと封止樹脂２６との界面に於いて反射した光は、受光面３０（受光エリア）から離れる方向へ反射される。もって撮像素子２２の受光面３０（撮像エリア）への入射は抑制・低減される。これにより、撮像に寄与しない不要な光（以下、不要光という）に起因するフレア及び／或いはゴーストの発生を抑制でき、撮像装置２０Ａの光学特性を向上させることができる。
尚、フレア及び／或いはゴーストの発生を抑制し得る側面３６Ａの傾斜角θは、透明部材２５Ａの側面３６Ａに対して入射して来る光の角度、及び透明部材２５Ａと封止樹脂２６の屈折率等により決定される。例えば側面３６Ａに入射する光の角度が４５°であれば、側面３６Ａの傾斜角θも４５°にすることが望ましい。
次に、本発明による撮像装置の第２実施例について、図面をもって説明する。
当該第２実施例にかかる撮像装置２０Ｂを、図６に示す。同図に於いて、前記第１実施例に示した構成と同一構成・部位については同一の符号を付して、その説明を省略する。尚、後述する他の実施例を示す図にあっても同様とする。
当該第２の実施例にかかる撮像装置２０Ｂにあっては、図７に拡大して示すように、透明部材２５Ｂの側面３６Ｂの表面が粗面化されていることを特徴とする。当該透明部材２５Ｂの側面３６Ｂは、前記実施例と同様、傾斜面を呈している。透明部材２５Ｂの側面３６Ｂの表面を粗面化することにより、透明部材２５Ｂへの入射光中、当該側面３６Ｂへ到達した光は散乱し、反射光として受光面３０（撮像エリア）に入射する光の光量が極めて減少し、撮像装置２０Ｂの光学特性の低下を抑制することができる。
また封止樹脂２６と透明部材２５Ｂの側面３６Ｂとの接触面積が実質的に増加し、透明部材２５Ｂをより強固に封止樹脂２６に固定することができ、もって撮像装置２０Ｂの信頼性を高めることができる。透明部材２５Ｂの側面３６Ｂの表面を粗面化する手段としては、透明部材２５Ｂを成形する型の当該側面３６Ｂに対応する部分を予め粗面化しておく方法、或いは透明部材２５Ｂを成形した後にサンドブラスト法などを用いて側面３６Ｂを粗面化する方法などを用いることができる。
次に、本発明による撮像装置の第３実施例について説明する。
当該第３実施例にかかる撮像装置２０Ｃを、図８に示す。本発明の第３の実施例にかかる撮像装置２０Ｃにあっては、透明部材２５Ｃの側面３６Ａに於いて、第１の主面２５ａ側に、鍔部５６が配設されていることを特徴とする。当該透明部材２５Ｃも、撮像素子２２側に位置する第１の主面２５ａの面積は、外側に位置する第２の主面２５ｂの面積に比べ大きく、前記側面３６Ａは第１の主面２５ａとの間に鋭角θをなしている。前記鍔部５６の配設により、透明部材２５Ｃと封止樹脂２６との接触面積が実質的に拡大される。
かかる鍔部５６は、第１の主面２５ａ側に配設されているため、樹脂封止構造に於いて、当該鍔部５６はいわゆるアンカー効果を奏する。このため、熱膨張等に起因して透明部材２５Ｃに圧力が作用しても、透明部材２５Ｃは封止樹脂２６内に確実に保持される。よって撮像装置２０Ｃは高い信頼性を有する。尚、前記第２実施例のように、当該透明部材２５Ｃの側面３６Ａ及び鍔部５６の表面を粗面化することも勿論可能である。
第３実施例に示す撮像装置２０Ｃに於ける、透明部材２５の変形例を図９に示す。
図９（Ａ）に示す透明部材２５Ｄは、その側面３６Ｃが階段状に形成された構造を有する。
また、図９（Ｂ）に示す透明部材２５Ｅは、その側面３６Ｃの下部（第１の主面２５ａ側）に垂直部５７が設けられている。更に、図９（Ｃ）に示す透明部材２５Ｆあっては、その側面３６Ｅを、曲率を持った曲面としている。これらの透明部材２５Ｄ〜２５Ｆにあっても、前記第１実施例の構成に比べ、透明部材２５Ｄ〜２５Ｆと封止樹脂２６との接触面積が実質的に拡大され、或いはアンカー効果を奏する。
前記透明部材２５Ｄにあっては、側面３６Ｃが階段状とされることにより、その表面積が拡大され樹脂との接触面積が拡大される。また、透明部材２５Ｅにあっては、垂直部５７の配設により、第１の主面２５ａ側の縁部に於ける極薄部の存在を無くし、当該縁部に於ける欠け・割れなどの損傷の発生を防止することができる。
更に、透明部材２５Ｆにあっては、側面を曲面とすることにより、その表面積が拡大され、封止樹脂２６との接触面積が拡大される。従って、これらの透明部材２５Ｄ、２５Ｅ或いは２５Ｆを用いることによっても、撮像装置の信頼性を高めることができる。尚、これらの透明部材２５Ｄ、２５Ｅ或いは２５Ｆにあっても、撮像素子２２側に位置する第１の主面２５ａの面積は、外側に位置する第２の主面２５ｂの面積に比べ大きい。
次に、本発明による撮像装置の第４実施例について説明する。
当該第４実施例にかかる撮像装置２０Ｄを、図１０に示す。図１０は、撮像装置２０Ｄにおける透明部材２５Ａの側面３６Ａ近傍を拡大して示す断面図である。本実施例にかかる撮像装置２０Ｄは、透明部材２５Ａの側面３６Ａに、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの光吸収性を有する金属被覆層５８を設けてなることを特徴とする。かかる透明部材２５Ａも、撮像素子２２側に位置する主面２５ａの面積は、外側に位置する主面２５ｂの面積に比べ大きい。
前記金属被覆層５８は、当該金属の箔体を側面３６Ａに固着するか、或いは側面３６Ａに蒸着法又はスパッタリング法などにより被着することにより形成される。透明部材２５Ａの側面３６Ａに、光吸収性を有する金属被覆層５８を配設することにより、当該側面３６Ａに入射した光は金属被覆層５８により吸収され、反射光は低減される。加えて、当該反射光は、透明部材２５Ａの側面３６Ａが傾斜面とされていることにより、撮像素子の受光面３０（受光エリア）外へ反射される。従って、不要な光に起因するフレア及び／或いはゴーストの発生をより確実に抑制することでき、撮像装置２０Ｄの光学特性をより向上させることができる。
次に、本発明による撮像装置の第５実施例について説明する。
当該第５実施例にかかる撮像装置２０Ｅを、図１１に示す。本実施例にかかる撮像装置２０Ｅは、撮像素子２２の受光面３０上に配設されたマイクロレンズ２４と透明部材２５Ａとの間に、光透過性接着剤３２を配したことを特徴とする。即ち、本実施例にあっては、透明部材２５Ａは、光透過性接着剤３２により撮像素子２２の受光面３０上に固定されている。かかる透明部材２５Ａも、撮像素子２２側に位置する第１の主面２５ａの面積は、外側に位置する第２の主面２５ｂの面積に比べ大きい。
かかる構成に於いて、光透過性接着剤３２は、集光特性を高めるために、マイクロレンズ２４の屈折率よりも小さな屈折率を有する材料が選択される。本実施例にかかる撮像装置２０Ｅにあっては、撮像素子２２と透明部材２５Ａとの間に空間が存在せず、全て樹脂或はガラスにより構成されるため、上方からの外力に対する強度をより高めることができる。
次に、本発明による撮像装置の第６実施例について説明する。
当該第６実施例にかかる撮像装置２０Ｆを、図１２に示す。本実施例にかかる撮像装置２０Ｆは、封止樹脂を光学的に透明な樹脂（以下、透明封止樹脂６０と称する）により構成し、且つ透明部材２５Ａが当該透明封止樹脂６０内に封止（内包）されていることを特徴とする。
かかる透明部材２５Ａも、撮像素子２２側に位置する第１の主面２５ａの面積は、外側に位置する第２の主面２５ｂの面積に比べ大きい。かかる構成に於いて、前記透明封止樹脂６０は、ガラス繊維，カーボンなどのフィラーなどが添加されていない。
透明部材２５Ａを透明封止樹脂６０内に封止する際、当該透明部材２５Ａの上部には、透明封止樹脂６０の一部を構成する上部封止部６０ａが均一な厚さをもって被覆形成される。従って、透明部材２５Ａを透過した入射する光の入射特性を損ねず、また熱膨張などにより透明部材２５Ａに圧力が印加されても、当該透明部材２５Ａは透明封止樹脂６０内に保持される。もって、撮像装置２０Ｆの信頼性を高めることができる。
次に、本発明による撮像装置の第７実施例について説明する。
当該第７実施例にかかる撮像装置２０Ｇを、図１３に示す。本実施例にかかる撮像装置２０Ｇは、透明部材２５Ａの第１の主面２５ａがマイクロレンズ２４に直接接するように配設されていることを特徴とする。かかる構成に於いて、透明部材２５Ａの第２の主面２５ｂは、封止樹脂２６から表出されている。
マイクロレンズ２４は、図１４に拡大して示すように、透明部材２５Ａの主面２５ａに対して略半球状に突出したレンズ体２４ａが複数個並んで形成された構成とされている。
一方、当該マイクロレンズ２４は、図１５に拡大して示されるように、撮像素子２２に設けられたカラーフィルタ層３３上に配設されている。また、個々のレンズ体２４ａは、撮像素子２２の受光面に複数個形成されたフォトダイオード３４に一対一対応して配置される。即ち、レンズ体２４ａは、フォトダイオード３４と同数又はそれ以上の個数形成されている。
かかる構成によれば、透明部材２５Ａは、レンズ体２４ａの略半球状レンズ部先端において、当該レンズ部に点接触状態にて支持される。従って、透明部材２５Ａは、マイクロレンズ２４（レンズ体２４ａ）により、複数の支持点をもってその略全面が支持される。しかしながら、各レンズ体２４ａは曲面を有しているため、図１５に拡大して示すように、透明部材２５Ａとレンズ体２４ａとの間には、直接接触した部位を除いて空気層５５が存在している。このため、各レンズ体２４ａとその周囲空間との間には、大きな屈折率差が存在する。従って、透明部材２５Ａを通して入射した光を確実にフォトダイオード領域に集光することができ、撮像装置２０Ｇの出力特性の低下を招く恐れは無い。
尚、透明部材２５Ａは、複数（多数）のレンズ体２４ａにより支持されるため、個々のレンズ体２４ａそれぞれに異なる負荷・加重が加わることは殆ど無く、もって特定のレンズ体２４ａの光学特性に変化を招来することは無い。従って、当該撮像装置２０Ｇの光学特性の低下を招くことはない。
本発明にかかる撮像装置の製造方法について、前記第５実施例に示した撮像装置２０Ｅの製造方法を掲げ、図１６及び図１７を用いて説明する。本実施例では、一つの工程に於いて複数個の撮像装置２０Ｅを形成するため、基板として撮像素子搭載用の支持基板２３を複数個含む大判の基板が適用されるが、図示の便宜上、大判の基板を用いて形成される複数個の撮像装置のうち、１個の撮像装置２０Ｅに対応する領域のみを示して説明する。
本発明によれば、先ず図１６（Ａ）に示すように、必要に応じて多層構造とされたガラスエポキシ製の支持基板２３の上に、ダイボンディング材２７を用いて撮像素子２２（受光素子）を搭載・固着する。当該撮像素子２２の受光面３０には、予めカラーフィルタ層及びマイクロレンズを配設しておく。
続いて、図１６（Ｂ）に示すように、撮像素子２２のマイクロレンズ（図示せず）上に、光透過性接着剤３２を用いて透明部材２５Ａを配設・固着する。当該透明部材２５Ａはガラス製であり、本発明に従い、撮像素子２２側の主面２５ａ（第１の主面）が他方の主面２５ｂ（第２の主面）よりも大きな面積を有し、その外周側面３６Ａは前記第１の主面と鋭角θをなす傾斜面とされている。また光透過性接着剤３２は、その屈折率がマイクロレンズの屈折率より小さな材料が選択される。
尚、撮像素子２２を支持基板２３にダイボンディングする処理は、撮像素子２２に透明部材２５Ａを接着した後に行っても良い。但し、撮像素子２２のマイクロレンズ上に、光学特性を阻害する異物が付着することを防止する為、できるだけ早い時点で撮像素子２２の受光面を透明部材２５Ａにて被覆してしまうことが望ましい。
透明部材２５Ａが撮像素子２２に固定されると、次いで図１６（Ｃ）に示されるように、当該撮像素子２２の電極パッドと支持基板２３の電極がワイヤ２８により電気的に接続される。この時、透明部材２５Ａの側面が傾斜面とされているため、ボンディング・キャピラリ（図４参照）を用いてワイヤボンディングを実施する際、当該ボンディング・キャピラリと透明部材２５Ａの接触を防止することができる。これにより、透明部材２５Ａのサイズを小さくする必要がなくなる一方、撮像素子２２のチップサイズの大型化をも抑制することができ、小型化を図りつつ光学特性が良好な撮像装置２０Ｅを実現することができる。
かかるワイヤボンディング処理が終了すると、図１６（Ｄ）に示すように、支持基板２３をモールド金型４４に装着して、封止樹脂２６のモールド形成処理を行う。当該モールド処理法としては、トランスファーモールド法を適用する。金型４４は上金型４５と下金型４６とにより構成されており、支持基板２３は下金型４６に装着される。
上金型４５にはキャビティ５２が形成されており、キャビティ５２の天面は透明部材２５Ａの上面と当接する。この時、当該透明部材２５Ａが上金型４５の金属部に直接接触することを避ける為、当該上金型４５の少なくとも透明部材２５Ａに当接する部位には、耐熱性を有する樹脂４５Ａを配設する。かかる耐熱性樹脂４５Ａの配設により、透明部材２５Ａの表面に於ける損傷の発生が防止される。耐熱性を有する樹脂としては、例えばデュポン社製ベスペルを適用することができる。当該金型４４には、樹脂ポッド（図示せず）が接続されており、当該樹脂ポッドから封止用樹脂が金型４４内のキャビティ５２に注入される。
封止樹脂２６が硬化すると、支持基板２３は金型４４から取り出される。次いで、支持基板２３の裏面にある複数のランドに、半田ボールからなる外部接続端子３１を形成する。かかる状態を図１７（Ａ）に示す。次いで、図１７（Ｂ）に示されるように、ダイシングソー５４を用いて支持基板２３及び封止樹脂２６をダイシングラインＡに沿って切断し、複数個の撮像装置２０Ｅに分離する。このような工程により、図１７（Ｃ）に示す個片化された撮像装置２０Ｅが製造される。
尚、本製造方法にあっては、大型の支持基板２３を用いて、複数の撮像装置２０Ｅを同時に製造する方法（多数個取り）を採用したが、勿論単一の撮像装置２０Ｅを製造する方法を用いてもかまわない。また、かかる製造方法は、前記した他の実施例にかかる撮像装置２０Ａ〜２０Ｄ，２０Ｆ，２０Ｇの製造においても適用することができる。
図１は、本発明の第１実施例である撮像装置の断面図である。 図２は、本発明の第１実施例である撮像装置の封止樹脂を取り去った状態の平面図である。 図３は、本発明の第１実施例である撮像装置の要部を拡大して示す図である。 図４は、本発明の第１実施例である撮像装置の効果を説明するための図である（その１）。 図５は、本発明の第１実施例である撮像装置の効果を説明するための図である（その２）。 図６は、本発明の第２実施例である撮像装置の断面図である。 図７は、本発明の第２実施例である撮像装置の要部を拡大して示す図である。 図８は、本発明の第３実施例である撮像装置の断面図である。 図９は、透明部材の変形例を説明するための図である。 図１０は、本発明の第４実施例である撮像装置の要部を拡大して示す断面図である。 図１１は、本発明の第５実施例である撮像装置の断面図である。 図１２は、本発明の第６実施例である撮像装置の断面図である。 図１３は、本発明の第７実施例である撮像装置の断面図である。 図１４は、本発明の第７実施例である撮像装置において、透明部材とマイクロレンズが接した位置を拡大して示す図である。 図１５は、本発明の第７実施例である撮像装置におけるマイクロレンズによる集光状態を説明するための図である。 図１６は、本発明の第５実施例である撮像装置の製造方法を説明するための図である（その１）。 図１７は、本発明の第５実施例である撮像装置の製造方法を説明するための図である（その２）。
符号の説明
２０Ａ〜２０Ｇ 撮像装置
２２ 撮像素子
２３ 支持基板
２４ マイクロレンズ
２４ａ レンズ体
２５Ａ〜２５Ｆ 透明部材
２６ 封止樹脂
２７ ダイボンディング材
２８ ワイヤ
３０ 受光面
３１ 外部接続端子
３２ 光透過性接着剤
３５ スペーサ
３６Ａ〜３６Ｅ 側面
３９ 電極パッド
４０ ボンディングパッド
４４ 金型
４５ 上金型
４５Ａ 樹脂
４６ 下金型
４７ 空間
５５ 空気層
６０ 透明封止樹脂

Claims (4)

  1. 受光面を有し、前記受光面上に複数のレンズ部材が配設された受光素子と、
    前記受光素子の受光面上に、スペーサを介して配設された板状透明部材と、
    少なくとも前記板状透明部材の外周部に配設された樹脂と
    を有する撮像装置であって、
    前記板状透明部材は、前記受光素子側に位置する第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面と、前記第１の主面に垂直な第１の側面と前記第２の主面と鈍角をなす第２の側面とが共に形成されてなる側面とを有し、
    前記第１の主面の面積が、前記第２の主面の面積よりも大きく、
    前記受光素子と前記板状透明部材との間隙部分には空間が形成され、
    前記板状透明部材は前記レンズ部材に直接接するよう配設されていることを特徴とする撮像装置。
  2. 請求項１記載の撮像装置において、
    前記第１及び第２の側面が、粗面化されていることを特徴とする撮像装置。
  3. 請求項１記載の撮像装置において、
    前記第１及び第２の側面に、光吸収性被膜が配設されていることを特徴とする撮像装置。
  4. 請求項１記載の撮像装置において、
    前記樹脂は透明樹脂からなり、前記板状透明部材の第２の主面上にも配設されていることを特徴とする撮像装置。
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