WO2022196428A1 - 固体撮像装置及び電子機器 - Google Patents
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Images
Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
Definitions
- the present disclosure relates to a solid-state imaging device such as a CCD (Charge-Coupled Device) or a CMOS image sensor having a cavity structure, and an electronic device having the solid-state imaging device.
- a solid-state imaging device such as a CCD (Charge-Coupled Device) or a CMOS image sensor having a cavity structure
- an electronic device having the solid-state imaging device.
- solid-state imaging device packages have adopted a cavity structure. Specifically, by placing an optical sensor chip on a substrate, enclosing the periphery with a mold resin, and adhering a cover glass thereon, a cavity, which is a closed space surrounding the optical sensor chip, is formed. ) is formed. Bumps and solder balls, which are external connection terminals, are provided on the back side of the surface of the substrate on which the optical sensor is placed. Further, through vias (Thru Silicon Via, hereinafter referred to as "TSV”) are formed in the substrate. As a result, the optical sensor chip is electrically connected to the external connection terminals such as bumps and solder balls provided on the back side thereof.
- TSV Thru Silicon Via
- a solid-state imaging device configured in this way is used by soldering it to a printed circuit board of products such as various electrical equipment, communication equipment, and monitoring equipment. Soldering of the solid-state imaging device is performed by a reflow process through a reflow furnace.
- the reflow process has the following steps. First, paste-like cream solder (solder paste) is applied to pads of the wiring pattern of the printed circuit board to which the solid-state imaging device is to be soldered. Cream solder is applied using a cream solder printing machine or the like. Next, the external connection terminals of the solid-state imaging device are placed on the pads of the printed circuit board. In this case, if necessary, the solid-state imaging device is adhered to the printed circuit board. Then, the printed circuit board on which the solid-state imaging device is mounted is placed on a belt conveyor and passed through a reflow oven. The reflow furnace heats the printed circuit board on which the solid-state imaging device is mounted. The cream solder is melted by the heat, and the external connection terminals of the solid-state imaging device are soldered to the pads of the printed circuit board.
- paste-like cream solder solder paste
- Cream solder is applied using a cream solder printing machine or the like.
- the external connection terminals of the solid-state imaging device are placed on
- the temperature profile can be represented in a graph, with the vertical axis representing the temperature applied to the solid-state imaging device placed on the printed circuit board passing through the reflow oven or the flow tank, and the horizontal axis representing the heating time at that temperature.
- thermocouple or the like Before going through the reflow process, attach a thermocouple or the like to a specific point on the printed circuit board or solid-state imaging device, measure the data on the passage of time and the temperature transition, and display these values in a table or graph to obtain a predetermined value. Adjust the reflow furnace so that it can be heated according to the temperature profile of
- the temperature profile is as follows. First, the package is preheated at a surface temperature of about 180 to 190° C. for about 60 to 120 seconds. Next, the temperature is gradually increased, and the surface temperature of the package is maintained at about 230 to 260° C. (peak temperature) for about 30 to 50 seconds. After that, the heating temperature is lowered, and the print card is carried out from the reflow oven by being conveyed by a belt conveyor. To be precise, the temperature profile differs from package to package, so confirmation and setting are required for each package. Therefore, the above temperature and heating time are only examples.
- the solid-state imaging device When soldering a solid-state imaging device, it is heated according to such a temperature profile, so it is necessary to realize a package structure that can withstand such thermal stress. For this reason, the solid-state imaging device is subjected to, for example, a reflow test (there is no abnormality after performing the reflow process a predetermined number of times) as evaluation test items.
- a reflow test there is no abnormality after performing the reflow process a predetermined number of times
- Patent Document 1 discloses a semiconductor chip on which a light receiving element is formed, a light transmitting member such as a cover glass facing the light receiving element, the semiconductor chip formed so as to surround the light receiving element, and a light transmitting member. and a sealing resin that seals a part of the semiconductor chip, the side wall of the light-transmitting member, and a part of the adhesive layer, and has a hollow portion (cavity).
- the adhesive layer is made of a thermoplastic adhesive, and a hole is formed that penetrates the sealing resin and reaches the surface of the adhesive layer.
- thermoplastic adhesive is an adhesive that softens above a certain temperature and hardens below a predetermined temperature that is lower than a certain temperature. Further, the softening state and the curing state depending on the temperature change reversibly.
- the hollow portion is sealed from the outside in normal or low temperature environments.
- the adhesive layer softens in a high temperature environment. Moreover, when the air in the hollow portion expands due to the high temperature, a part of the softened adhesive layer is pushed away. A hole is formed on the surface of the adhesive layer so as to penetrate the sealing resin and connect to the outside.
- the expanded air is discharged to the outside through the gap created between the softened adhesive layer and the semiconductor chip and through the hole formed in the sealing resin. That is, when the air expands in a high-temperature environment and becomes excessively large with respect to the volume of the hollow portion, a vent hole is formed through the hole portion, which consists of the hollow portion and the outside.
- the semiconductor device discharges the air inside the hollow portion, which expands in a high-temperature environment, to the outside through the ventilation holes. Therefore, it is possible to prevent detachment between wire bonds and connection terminals constituting the semiconductor device, detachment between the substrate and mold resin (sealing resin) (package detachment), and detachment between the substrate and the die bonding material (package expansion). It is possible.
- Patent Document 2 discloses a solid-state imaging device, and a supporting portion covering the solid-state imaging device so as to be disposed therein and supporting an optical component for forming a subject image on the solid-state imaging device.
- a solid-state imaging device is disclosed in which a gas flow path is formed to allow gas in the supporting portion to be discharged to the outside.
- a groove pattern with a communication flow path formed at one end is formed by molding or cutting.
- the support is fixed on the circuit board by curing the adhesive by heat treatment.
- the gas flow path extends in the in-plane direction of the outer surface formed by a groove pattern formed on the outer surface of the support portion and a sheet member attached to the outer surface so as to cover at least a portion of the groove pattern. It includes an in-plane channel.
- Patent Document 1 the technology related to the semiconductor device, the imaging device, and the manufacturing method thereof disclosed in Patent Document 1 is such that, in a high-temperature environment, by forming a hole so as to penetrate the mold resin 4, the A ventilation hole consisting of a hollow portion and an outside is formed. Therefore, forming the hole in the molding resin by the transfer molding method has the problem that the structure of the mold becomes complicated and the capital investment cost is required.
- the hole is formed perpendicular to the upper surface of the solid-state imaging device, when dust accumulates on the upper surface of the solid-state imaging device, it collects in the hole and deposits in the hole. There is a risk that it will be Also, if dew condensation occurs, water droplets may accumulate in the hole and enter the hollow portion from there. Moreover, since the outer part and the hollow part are shielded only by a thin layer of the adhesive layer, there is a problem that if the adhesive layer is formed too thin, the mold sealing will not be used.
- Patent Document 2 In the technology related to the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 2, it is necessary to form a groove pattern on the top plate of the supporting portion of the optical component by molding or cutting. There is a problem of being subject to restrictions on size and arrangement.
- the present disclosure has been made in view of the problems described above, and aims to provide a highly reliable solid-state imaging device that is resistant to thermal stress such as reflow, and an electronic device having the solid-state imaging device.
- a first aspect of the present disclosure includes a solid-state imaging device, and an external connection device mounted with the solid-state imaging device and connected by wiring to the solid-state imaging device.
- a substrate having a terminal, a seal side wall surrounding the solid-state imaging device and formed by laminating a ventilation member and a structural member on the substrate, and a light-transmitting member disposed on the seal side wall. and a solid-state imaging device.
- the sealing side wall may be formed by alternately laminating two or more layers of the ventilation member and the structural member.
- the seal side wall has a through hole formed in a predetermined position of the ventilation member, and an insertion projection is vertically provided in a position corresponding to the through hole of the structural member.
- An insertion hole into which the insertion protrusion placed on the upper stage is inserted may be provided in the upper portion, and the ventilation member and the structural member may be alternately laminated.
- the ventilation member may be made of silicone.
- the silicone may be porous silicone or heat-dissipating silicone.
- the ventilation member may be made of nanofiber.
- the ventilation member may be arranged directly below the light transmissive member.
- the lamination thickness of the ventilation member and the structural member of the seal side wall may be 0.2 mm to 2.0 mm.
- a second aspect of the present invention comprises a solid-state imaging device, a substrate on which the solid-state imaging device is mounted and external connection terminals connected by wiring to the solid-state imaging device, and a ventilation system surrounding the solid-state imaging device and on the substrate.
- An electronic device having a solid-state imaging device having a seal sidewall formed by laminating a member and a structural member, and a light-transmitting member provided on the seal sidewall.
- a highly reliable solid-state imaging device that can prevent occurrence of cracks in a reflow test, peeling/clouding of sealing resin, fogging of a cover glass, and electronic equipment having the solid-state imaging device. can provide.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a solid-state imaging device according to the present disclosure
- FIG. 4 is a plan view of color filters of the solid-state imaging device according to the present disclosure
- FIG. FIG. 2 is a diagram showing the structure of graphene used in the solid-state imaging device according to the present disclosure
- FIG. FIG. 3 shows the average velocity of water traveling in nanocapillary channels.
- 1 is an exploded perspective view showing the structure of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present disclosure
- FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a ventilation path when silicone is used in the first embodiment of the solid-state imaging device according to the present disclosure
- FIG. 4 is an explanatory diagram of a ventilation path when graphene is used in the first embodiment of the solid-state imaging device according to the present disclosure
- FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present disclosure
- FIG. 11 is an exploded perspective view showing the structure of a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present disclosure
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of a ventilation member of a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present disclosure
- It is a figure for demonstrating the reflow test result of the conventional solid-state imaging device.
- It is a figure for demonstrating the reflow test result of the solid-state imaging device which concerns on this indication.
- 1 is a block diagram showing an example of an electronic device having a solid-state imaging device according to the present disclosure
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a solid-state imaging device 100 according to the present disclosure.
- a CMOS sensor will be described below as an example of the solid-state imaging device 100 .
- the solid-state imaging device 100 has a sensor substrate 6 bonded onto a substrate 10 .
- a plurality of external connection terminals 9 made of solder balls for connection with an external circuit are arranged on the lower surface of the substrate 10 .
- the substrate 10 is formed of, for example, a multilayer printed circuit board, a silicon substrate, or an insulating film.
- the sensor substrate 6 is made of single crystal silicon, for example.
- a pixel region 23 and a peripheral region 24 are provided on the upper surface (surface) of the sensor substrate 6, as shown in FIG.
- a cover glass 3 that is a light-transmissive member is disposed above the sensor substrate 6 so as to face the light receiving portion 21 of the sensor substrate 6 .
- a seal side wall 4 is arranged so as to surround the periphery of the peripheral region 24 of the light receiving portion 21, and the sensor substrate 6 and the cover glass 3 are sealed. It is glued through the side wall 4 .
- a cavity 8 is formed between the sensor substrate 6 and the facing surface of the cover glass 3 by bonding the two together in this way.
- the seal side wall 4 is formed by alternately laminating ventilation members 41a and 41b and structural members 42a and 42b formed in thin films.
- the ventilation members 41a and 41b are members made of, for example, gas-permeable silicone or nanofiber, and ensure ventilation between the cavity 8 and the outside air.
- the structural members 42a and 42b are members that serve as ribs by alternately laminating and sandwiching the ventilation members 41a and 41b, and ensure the rigidity of the seal side wall 4. As shown in FIG. Details will be described later.
- a plurality of pixels 22 are arranged in a matrix in plan view. A collection of these pixels 22 forms a subject image as a whole.
- the pixels 22 are photoelectric conversion elements that convert optical signals of a subject image formed by an optical system (not shown) into electrical signals.
- the photoelectric conversion element is, for example, a photodiode, and receives light incident as a subject image on a light receiving surface through an optical system including an external imaging lens, and photoelectrically converts the light to generate a signal charge.
- a color filter 25 is formed on the upper surface of each of the plurality of pixels 22 so as to cover each pixel 22 .
- the color filters 25 of three primary colors R (red), G (green), and B (blue) are arranged on-chip in a Bayer arrangement. It is formed in an array as a color filter (OCCF: On Chip Color Filter).
- OCCF On Chip Color Filter
- the arrangement pattern of the color filters 25 is not limited to the Bayer pattern.
- an infrared cut filter (IR Cut Filter) 27 may be provided so as to overlap the color filter 25 .
- a microlens array 26 for each pixel 22 to collect light is provided either directly or via an infrared cut filter 27.
- the microlens array 26 is configured such that the light transmitted through the cover glass 3, the color filter 25, and the infrared cut filter 27 is received by each pixel 22 and photoelectrically converted.
- the peripheral area 24 is an area surrounding the pixel area 23 so as to surround it.
- a plurality of pads 29 corresponding to respective signals for extracting image signals to the outside are arranged on the upper surface of the peripheral region 24 so as to surround the pixel region 23 .
- a plurality of pads 11 corresponding to each signal for connecting to the outside are arranged in the area surrounding the sensor substrate 6 on the upper surface of the substrate 10 .
- the pads 29 provided on the periphery of the peripheral region 24 on the upper surface of the sensor substrate 6 and the pads 11 of the substrate 10 are connected by bonding wires 7 such as gold wires.
- Wiring patterns (not shown) are formed on the inner and outer layers of the substrate 10 .
- Each pad 11 is a solder ball or the like disposed on the lower surface of the substrate 10 (the surface opposite to the side on which the sensor substrate 6 is disposed) via each wiring pattern and through-hole vias (not shown). is electrically connected to an external connection terminal 9 formed by
- each pixel 22 of the pixel region 23 receives incident light in the visible light range that is incident as a subject image from above through the cover glass 3. , to capture a color image. Then, the captured color image is photoelectrically converted for each pixel and output from the external connection terminal 9 .
- a solid-state imaging device 100 includes a sensor substrate 6 that is a solid-state imaging device, a substrate 10 that mounts the sensor substrate 6 and has external connection terminals 9 that are wired to the sensor substrate 6, and surrounds the sensor substrate 6.
- a sealing side wall 4 formed by laminating a ventilation member 41 which is a gas-permeable member and a structural member 42 for ensuring rigidity on the substrate 10, and a light-transmitting member disposed thereon; It has The light-transmitting member is not limited to the cover glass 3, and may be plastic, sapphire, or the like.
- the ventilation member 41 will be described in detail.
- the gas-permeable member 41 that can be used in the solid-state imaging device 100 according to the present disclosure (1) silicone and (2) nanofiber are conceivable.
- Silicone is a general term for synthetic polymer compounds having a main skeleton formed by siloxane bonds. Although the name is confusing, it is different from silicon, which is the main material of semiconductors. Silicone thin films have better gas permeability and selectivity than organic rubber and plastic films. In particular, silicone, which is called porous silicone, has such characteristics. For this reason, application to an oxygen enrichment device, etc., as a diaphragm for separating gas and water has been studied.
- Table 1 compares the gas permeability when natural rubber is set to 100. As can be seen from Table 1, silicone has superior gas permeability compared to other materials. In particular, it has a gas permeability to air about 27 times that of natural rubber.
- Table 2 compares the water vapor permeability of various plastic films. As can be seen from this table, it has superior water vapor permeability compared to other materials. Therefore, it can be seen that silicone has excellent permeability to air and water vapor.
- the solid-state imaging device 100 can provide gas permeability between the cavity 8 and the outside air by using this silicone as a sealing material surrounding the outer periphery of the cavity 8 .
- This silicone as a sealing material surrounding the outer periphery of the cavity 8 .
- Nanofiber is a fibrous substance with a diameter of 1 nm to 100 nm and a length of 100 times or more the diameter.
- Nanofibers include natural polymer-based (bio-based) nanofibers, carbon-based nanofibers such as carbon nanofibers and carbon nanotubes, and synthetic polymer-based nanofibers.
- CNF carbon nanofiber
- Graphene and carbon nanotube are known as the shape of carbon nanofiber (CNF).
- CNF carbon nanofiber
- Graphene is planar and consists of a single atomic layer with a two-dimensional structure.
- a carbon nanotube has a structure like a flat graphene sheet rolled into a cylinder.
- graphene is more specifically a one-atom-thick sheet of carbon atoms forming hybrid orbitals in three directions of 120 degrees each called sp2 bonds. Therefore, graphene has a honeycomb-like hexagonal lattice structure (honeycomb structure) made up of carbon atoms and their bonds, as shown in FIG.
- Graphene has a thickness of one atom and a carbon-carbon bond length of about 0.142 nm, so it is extremely thin, lightweight, and highly flexible.
- the electric resistance is 10 ⁇ 6 ⁇ cm. This value is even lower than silver, the material with the lowest resistance at room temperature.
- its thermal conductivity is about 10 times that of copper, and it is a substance with extremely excellent thermal conductivity. In actual use, a laminate having a predetermined number of layers is used.
- the speed of water moving in the channel increases sharply due to the capillary action peculiar to graphene.
- the speed of water moving in the channel is about 100 m/s, as shown in FIG. This is equivalent to 360km/h, which is a tremendous speed exceeding that of Shinkansen.
- the three graphs in this figure are for channel widths of 2.45 nm, 4.18 nm and infinite.
- the water velocity sharply increases when the channel width is 2.45 nm and the channel thickness is 2 nm or less.
- the nanocapillary channel with a thickness of 2 nm and a width of about the same size absorbs water at a rapid rate.
- the above is the permeability of water, which is a liquid, but air, which is a gas, also has gas permeability.
- the opening diameter of the nanocapillary channel will be explained.
- PM2.5 which is a microparticle that has become a hot topic, has a diameter of 2.5 ⁇ m or less. Its unit is “ ⁇ " (micro).
- the opening diameter of the nanocapillary channel is, for example, 2 nm ⁇ 2 nm in the above example, which is about 1/1000 of PM2.5. Therefore, PM2.5 can hardly pass through the opening of the nanocapillary channel.
- the nanocapillary channel formed by the graphene layer is excellent in the following points when applied to the semiconductor device 10 .
- Its thermal conductivity is about 10 times that of copper, and its thermal conductivity performance is extremely excellent.
- Excellent gas permeability Since the opening diameter is extremely small, it prevents the passage of fine particles.
- the ventilation member 41 of the embodiment according to the present disclosure is used by paying attention to such excellent characteristics.
- air can move rapidly within each nanocapillary channel.
- the graphene that forms the nanocapillary channel has a thermal conductivity approximately ten times that of copper, so that heat can be accurately transmitted and the temperature rise of the solid-state imaging device 100 can be suppressed.
- there is an effect that the intrusion of fine particles can be prevented.
- Each embodiment of the gas-permeable solid-state imaging device 100 using these materials for the ventilation member 41 will be described below.
- the gas-permeable solid-state imaging device 100 according to the present embodiment is formed by stacking a sensor substrate 6 disposed on a substrate 10, a ventilation member 41, and a structural member 42.
- a sealing side wall 4 surrounds the sealing side wall 4 , and a cover glass 3 is arranged on the sealing side wall 4 .
- a seal side wall 4 is arranged on the substrate 10 so as to surround the sensor substrate 6 .
- the seal side wall 4 has a structural member 42a placed on the upper surface of the substrate 10, and a ventilation member 41a placed thereon. Furthermore, the structural member 42b is placed thereon, and the ventilation member 41b is placed thereon.
- the placed structural members 42a and 42b and the ventilation members 41a and 41b are configured by bonding the top and bottom together.
- the sealing side wall 4 is formed by alternately placing the structural members 42a, 42b and the ventilation members 41a, 41b and bonding and laminating them.
- a cover glass 3 is placed and adhered to the uppermost ventilation member 41b.
- the sensor substrate 6 thus arranged on the substrate 10 is surrounded by the sealing side walls 4 .
- Porous silicone has excellent gas permeability as described above.
- the solder paste 51 is applied to the external connection terminals 9, the printed circuit board 50 is placed thereon, and the temperature rises to about 250° C. after being passed through a reflow oven. heated. This increases the internal pressure of the cavity 8 .
- the porosity of the porous silicone due to the porosity of the porous silicone, the air inside the cavity 8 escapes to the outside through the ventilation member 41a as indicated by the arrow in FIG. Therefore, cracks do not occur in the package of the solid-state imaging device 100 .
- porous silicone has a small Young's modulus (for example, 0.1 to 10 MPa at room temperature, while general structural rolled steel has 206 GPa) and is highly elastic.
- the ventilation members 41a and 41b made of porous silicone can expand upward when subjected to internal pressure.
- the cover glass 3 is pushed upward, and an increase in internal pressure can be suppressed.
- the internal pressure also drops, so the cover glass 3 also returns to its original position.
- porous silicone since porous silicone has porosity, it also has water vapor permeability as shown in Table 2. In other words, it is a so-called “breathing” material. Therefore, even if moisture enters the cavity 8, the moisture escapes to the outside air and does not accumulate in the cavity 8, so that the cover glass 3 is not fogged.
- the structural members 42a and 42b are structures for securing the height of the seal side wall 4. There are two reasons for using the structural members 42a, 42b. The first reason is that the thickness of the sensor substrate 6 made of semiconductor silicon used in the solid-state imaging device 100 is more effective in securing rigidity. However, if the thickness of the sensor substrate 6 is increased, the height of the cavity 8 must also be increased. Then, the seal side wall 4 must also be formed high correspondingly. However, it is not easy to form the seal side wall 4 with such a thickness using only the ventilation members 41a and 41b made of silicone. This is the reason why porous silicone has not been used for the seal sidewall 4 in the past. Therefore, by using the structural members 42a and 42b together in order to secure the height of the seal side wall 4, such a hindrance factor is overcome.
- the seal side wall 4 As mentioned above, it is difficult to configure the seal side wall 4 only with porous silicone. However, by using the structural members 42a and 42b together, the height of the seal side wall 4 can be increased arbitrarily.
- the spatial height of the cavity 8 is desirably in the range of 0.2 mm to 2.0 mm.
- the structural members 42a and 42b are used together to serve as reinforcing ribs of the seal side wall 4 and to secure the rigidity thereof against such hindrance factors. That is, the structural members 42a and 42b are used to effectively bring out the features of porous silicone and make full use of them.
- the structural members 42a and 42b may be made of, for example, a thermosetting molding resin as long as they can ensure a predetermined strength. Further, by adjusting the thickness of the structural members 42a and 42b, the height (thickness) of the seal side wall 4 can be adjusted to an arbitrary value. Also, a material having gas permeability may be used for the structural members 42a and 42b.
- the manufacturing process of laminating the ventilation members 41a and 41b and the structural members 42a and 42b can be realized by making minor changes to existing manufacturing equipment, so no special capital investment is required.
- conventional work processes can be used as they are, there is an advantage that large investments and line changes are not required.
- the configuration and connection of the sensor substrate 6 arranged on the substrate 10 are the same as those described with reference to FIG.
- Thermally conductive silicone is a material with excellent thermal conductivity. For example, it has a thermal conductivity of 1.3 W/(m ⁇ K) to 6.0 W/(m ⁇ K).
- the heat-dissipating silicone also has elasticity, so the ventilation members 41a and 41b made of heat-dissipating silicone can expand upward when subjected to internal pressure. can. As a result, the cover glass 3 is pushed upward, and an increase in internal pressure can be suppressed. Further, when the temperature drops, the internal pressure also drops, so the cover glass 3 also returns to its original position.
- the heat generated by the solid-state imaging device 100 is transferred to the cover glass 3 or the outside air by the heat-dissipating silicone. I do.
- the temperature rise inside the cavity 8 can be suppressed, so that the temperature rise of the solid-state imaging device 100 can be suppressed, thereby reducing the failure rate and thereby extending the life of the device.
- the ventilation members 41a and 41b may be made of graphene.
- graphene is laminated to a predetermined thickness, for example, a channel thickness of 2 nm or less to form a nanocapillary channel.
- the seal side walls 4 are arranged on the substrate 10 so as to surround the sensor substrate 6 using the nanocapillary channels as ventilation members 41a and 41b.
- the sealing side wall 4 has a structural member 42a placed on the upper surface of the substrate 10, and a ventilation member 41a formed of nanocapillary channels placed thereon. Furthermore, the structural member 42b is placed thereon, and the ventilation member 41b, which is also formed of nanocapillary channels, is placed thereon. The placed structural members 42a and 42b and the ventilation members 41a and 41b are adhered to each other.
- the sealing side wall 4 is formed by alternately placing the structural members 42a, 42b and the ventilation members 41a, 41b and bonding and laminating them.
- a cover glass 3 is placed and adhered to the uppermost ventilation member 41b.
- the sensor substrate 6 thus arranged on the substrate 10 is surrounded by the sealing side walls 4 .
- the cavity 8, which is a certain sealed space surrounding the sensor substrate 6, can be formed on the substrate 10.
- the ventilation members 41a and 41b using nanocapillary channels formed by graphene layers have excellent gas permeability unique to graphene. Moreover, since the diameter of the opening is extremely fine, it prevents fine particles such as dust from passing through. Therefore, for example, when the external connection terminals 9 of the solid-state imaging device 100 using graphene as the ventilation members 41a and 41b are placed on the pads (not shown) of the printed circuit board 50 coated with the cream solder 51 and passed through a reflow furnace, , is heated to about 250° C., the cream solder 51 is melted and soldered. Moreover, the internal pressure of the cavity 8 rises due to this heating. However, due to the excellent gas permeability peculiar to graphene, the air inside the cavity 8 escapes to the outside as shown in FIG. Therefore, cracks do not occur in the package of the solid-state imaging device 100 .
- graphene also has water vapor permeability because it allows water and air to pass through due to the effect of nanocapillaries, as mentioned above. In other words, it is a so-called “breathing” material. Therefore, even if moisture enters the cavity 8, the moisture escapes to the outside air and does not accumulate in the cavity 8, so that the cover glass 3 is not fogged.
- the ventilation member 41a may use porous silicone, and the ventilation member 41b may use heat-dissipating silicone or nanofiber.
- these combinations may be arbitrarily determined according to the application and purpose, and the characteristics of each material can be exhibited according to these combinations.
- Second Embodiment of Solid-State Imaging Device> [Basic configuration example of the second embodiment] A second embodiment of the solid-state imaging device 100 according to the present disclosure will be described below. However, since it is the same as that of the first embodiment except for the items specified below, the description is omitted.
- the solid-state imaging device 100 having gas permeability includes a sensor substrate 6 arranged on a substrate 10, a ventilation member 41, and a structural member, as shown in FIG.
- the cover glass 3 is arranged on the top surface of the ventilation member 41 arranged on the uppermost stage of the seal side wall 4 .
- the difference from the first embodiment is that in the first embodiment, two layers each of the ventilation member 41 and the structural member 42 constituting the seal side wall 4 are laminated to form a total of four layers.
- the second embodiment as shown in FIG. 8, more than four layers of ventilation members 41 and structural members 42 are laminated in total.
- the thickness of the structural member 42 can be reduced, and the number of the ventilation members 41 can be increased accordingly, resulting in the effective cross-sectional area of the ventilation members 41. can be made wider.
- porous silicone has porosity, the air inside the cavity 8 can be discharged to the outside.
- the effective cross-sectional area of the ventilation member 41 can be made wider, the effect of suppressing the rise of the internal pressure can be made even greater than in the case of the first embodiment. Therefore, cracks do not occur in the package of the solid-state imaging device 100 .
- porous silicone since porous silicone has porosity, it also has water vapor permeability as shown in Table 2. In other words, it is a so-called “breathing” material. Therefore, even if moisture enters the cavity 8, the moisture escapes to the outside air and does not accumulate in the cavity 8, so that the cover glass 3 is not fogged.
- the heat generated by the solid-state imaging device 100 is dissipated through the cover glass 3 and outside air by the heat-dissipating silicone of the ventilation member 41 . to dissipate heat.
- the temperature rise inside the cavity 8 can be suppressed, so that the temperature rise of the solid-state imaging device 100 can be suppressed, thereby reducing the failure rate and thereby extending the life of the device.
- graphene also has water vapor permeability because it allows water and air to pass through due to the effect of nanocapillaries, as mentioned above. In other words, it is a so-called “breathing” material. Therefore, even if moisture enters the cavity 8, the moisture escapes to the outside air and does not accumulate in the cavity 8, so that the cover glass 3 is not fogged.
- the solid-state imaging device 100 having gas permeability includes a sensor substrate 6 arranged on a substrate 10, a ventilation member 41, and a structural member, as shown in FIG. It is surrounded by a seal side wall 4 formed by laminating 42 , and a cover glass 3 is arranged on the seal side wall 4 .
- the ventilation member 41 is provided with through holes 43 at predetermined positions, for example, four corners, and the structural member 42 is provided with through holes 43.
- a fitting protrusion 44 is vertically provided on the bottom surface at a position corresponding to the through hole 43, and a fitting hole 45 into which the fitting protrusion 44 is fitted is provided on the top surface.
- the ventilation member 41 and the structural member 42 can be laminated in four or more layers, the configuration of the third embodiment can be applied to the second embodiment as it is.
- the fitting protrusion 44 has a substantially conical shape with an acute apex angle and a hemispherical apex.
- the shape is not limited to the shape shown in this figure, and may be a substantially cylindrical shape with a hemispherical apex, a substantially triangular prism, substantially square prism, substantially triangular pyramid, substantially square pyramid, or the like. may be
- the fitting projections 44 of the structural member 42 are fitted into the mounting holes 10a drilled in the surface of the substrate 10.
- the ventilation member 41 is placed and adhered thereon.
- the insertion projection 44 of another structural member 42 is inserted through the through hole 43 of the ventilation member 41 into the insertion hole 45 of the lower structural member 42 .
- the fitting protrusions 44 of the upper structural member 42 are inserted into the fitting holes 45 of the lower structural member 42 through the through holes 43 of the ventilation member 41, thereby forming the ventilation member 41 and the structural member 42 together. are stacked alternately. Thereby, the sealing side wall 4 can be formed.
- the third embodiment is configured as described above, it is possible to easily perform positioning when assembling the seal side wall 4 .
- materials such as porous silicone have elasticity, when a force is applied in the horizontal direction in a state in which multiple layers are laminated, displacement in the horizontal direction is likely to occur. However, by configuring in this way, deformation in the horizontal direction can be prevented.
- the fitting protrusion 44 since it is necessary to extend in the vertical direction due to the internal pressure of the cavity 8, when the fitting protrusion 44 is inserted into the fitting hole 45, the fitting protrusion 44 must be adhered to the fitting hole 45 and fixed. not reach.
- porous silicone can be used as the ventilation member 41 . And the effect in that case is the same as the example using the porous silicone of the first and second embodiments.
- heat-dissipating silicone can be used as the ventilation member 41 .
- the effect in that case is the same as in the examples of using heat-dissipating silicone in the first and second embodiments.
- nanofibers such as graphene can be used as the ventilation member 41 . And the effect in that case is the same as the examples using the nanofibers of the first and second embodiments.
- nanofibers such as graphene
- the effect in that case is the same as the examples using the nanofibers of the first and second embodiments.
- a combination of porous silicone, heat-dissipating silicone and nanofiber Since this embodiment is configured as described above, it is possible to use a combination of porous silicone, heat-dissipating silicone, and nanofibers as the ventilation member 41 . The effect in that case is the same as in the example of using a combination of porous silicone, heat-dissipating silicone, and nanofibers in the first and second embodiments.
- FIG. 11A and FIG. 11B are the test results of each resin which performed the reflow test using two types of conventional resin. As shown in this figure, defective products were generated in all resins.
- FIG. 12 shows the reflow test results when using the porous silicone according to the present disclosure.
- no defective products were generated. This is because the solid-state imaging device 100 is exposed to a high temperature of 250° C. a predetermined number of times in the reflow test.
- the cover glass 3 expands upward due to the elasticity of the porous silicone and relieves the internal pressure. It is considered that the cracks and the like were prevented from occurring because of the discharge to the outside.
- the effects of the technology according to the present disclosure have been confirmed.
- the solid-state imaging device 100 is an image capture unit (photoelectric conversion unit) such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, a mobile terminal device having an imaging function, or a copying machine using the solid-state imaging device 100 as an image reading unit.
- the present invention can be applied to general electronic equipment using the solid-state imaging device 100.
- the solid-state imaging device 100 may be formed as a single chip, or may be in the form of a module having an imaging function in which an imaging unit and a signal processing unit or an optical system are packaged together. There may be.
- an imaging device 200 as an electronic device includes an optical unit 202, a solid-state imaging device 100, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 203 as a camera signal processing circuit, a frame memory 204, and a display unit. 205 , a recording unit 206 , an operation unit 207 , and a power supply unit 208 .
- the DSP circuit 203 , frame memory 204 , display section 205 , recording section 206 , operation section 207 and power supply section 208 are interconnected via a bus line 209 .
- the optical unit 202 includes a plurality of lenses, takes in incident light (image light) from a subject, and forms an image on the pixel area 23 of the solid-state imaging device 100 .
- the solid-state imaging device 100 converts the amount of incident light imaged on the pixel region 23 by the optical unit 202 into an electric signal for each pixel 22 and outputs the electric signal as a pixel signal.
- the display unit 205 is composed of a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, for example, and displays moving images or still images captured by the solid-state imaging device 100 .
- a recording unit 206 records a moving image or still image captured by the solid-state imaging device 100 in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
- the operation unit 207 issues operation commands for various functions of the imaging device 200 under the user's operation.
- the power supply unit 208 appropriately supplies various power supplies as operating power supplies for the DSP circuit 203, the frame memory 204, the display unit 205, the recording unit 206, and the operation unit 207 to these supply targets.
- the solid-state imaging device 100 As described above, according to the present disclosure, by using the solid-state imaging device 100 according to the present disclosure, it is possible to obtain the imaging device 200 with excellent environmental resistance and high reliability.
- the present technology can also take the following configuration.
- the sealing side wall has a through-hole formed in a predetermined position of the ventilation member, an insertion projection vertically provided in a position corresponding to the through-hole of the structural member, and the above-mentioned
- the solid-state imaging device according to (1) or (2) above which is formed by forming an insertion hole into which an insertion projection is inserted, and alternately laminating the ventilation member and the structural member.
- the ventilation member is made of silicone.
- the solid-state imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the ventilation member is arranged immediately below the light transmissive member.
- the solid-state imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the ventilation member and the structural member of the seal side wall have a lamination thickness of 0.2 mm to 2.0 mm.
- a solid-state imaging device a substrate mounted with the solid-state imaging device and having external connection terminals wired to the solid-state imaging device; a seal sidewall surrounding the solid-state imaging device and formed by stacking a ventilation member and a structural member on the substrate; a light transmissive member disposed on the seal sidewall; An electronic device having a solid-state imaging device.
Abstract
リフローなどの耐環境性に優れた信頼性の高い固体撮像装置及び当該固体撮像装置を有する電子機器を提供する。 固体撮像素子と、固体撮像素子を搭載するとともに固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、固体撮像素子を囲繞して基板上にシリコーンやナノファイバーなどの通気部材及びモールド成型された構造部材を交互に積層して形成された気体透過性を有するシール側壁と、シール側壁上に配設されたカバーガラスなどの光透過性部材と、を有するよう構成した。
Description
本開示は、キャビティ構造を有するCCD(Charge-Coupled Device)やCMOSイメージセンサ(CMOS image sensor)等の固体撮像装置及び当該固体撮像装置を有する電子機器に関する。
従来、固体撮像装置のパッケージは、キャビティ構造が採用されている。具体的には、基板上に光センサのチップを載置し、その外周をモールド樹脂で囲繞し、その上にカバーガラスを接着することにより、光センサのチップを囲う密閉空間であるキャビティ(Cavity)が形成されている。そして、基板の光センサを載置する面の裏面側にバンプや外部接続端子であるハンダボールが配設されている。また、基板には、貫通ビア(スルーシリコンビア:Thru Silicon Via、以下、「TSV」という。)が形成されている。これにより、光センサのチップと、その裏面側に設けられたバンプやハンダボールなどの外部接続端子が電気的に接続されている。
このように構成された固体撮像装置は、各種電気機器や通信機器、監視機器などの製品のプリント基板にハンダ付けして使用される。固体撮像装置のハンダ付けは、リフロー炉を通すリフロー工程により行われる。
リフロー工程は、概略次のような工程を有している。まず最初に、固体撮像装置をハンダ付けするプリント基板の配線パターンのパッドに、ペースト状のクリームハンダ(ソルダペースト)を塗布する。クリームハンダの塗布は、クリームハンダ印刷機等を用いて行う。次に、固体撮像装置の外部接続端子をプリント基板の当該パッドに載置する。この場合に、必要があれば、固体撮像装置はプリント基板に接着される。そして、固体撮像装置が載置されたプリント基板をベルトコンベアに載せてリフロー炉の中を通す。リフロー炉は、固体撮像装置が載置されたプリント基板を加熱する。クリームハンダは、その熱により溶融して固体撮像装置の外部接続端子がプリント基板のパッドにハンダ付けされる。
かかるリフロー工程によるハンダ付けにおいては、温度プロファイルに従って温度及び加熱時間を管理することが重要である。温度プロファイルは、リフロー炉やフロー槽を通過するプリント基板に載置された固体撮像装置に印加する温度を縦軸に、当該温度で加熱する時間を横軸にとってグラフで表すことができる。
リフロー工程を通すためには、事前にプリント基板や固体撮像装置の特定のポイントに熱電対などを取り付け、その時間経過と温度推移のデータを測定し、この値を表やグラフに表して、所定の温度プロファイルどおりに加熱できるようリフロー炉を調整する。
温度プロファイルは、例えば、次のようなものである。まず、パッケージの表面温度を約180~190°Cで約60~120秒間のプリヒートを行う。次に、徐々に温度を上げていき、パッケージの表面温度が約230~260°C(ピーク温度)の状態を約30~50秒間継続する。その後、加熱温度を下げて当該プリントカードはベルトコンベアの搬送により、リフロー炉から搬出される。なお、正確には、温度プロファイルは、パッケージごとに異なるため、パッケージごとに確認及び設定が必要である。したがって、上記温度及び加熱時間は、あくまでも一例である。
固体撮像装置のハンダ付けにおいては、このような温度プロファイルにしたがって加熱されるため、かかる熱ストレスに耐えうるパッケージ構造を実現する必要がある。 そのために、固体撮像装置には評価試験項目として、例えば、リフロー試験(前記のリフロー工程を所定回数行って異状がないこと。)等が課せられる。
このような、リフロー試験などの評価試験を行うと、固体撮像装置にはカバーガラスと光センサのチップとの間にキャビティの空間が存在するために、ハンダ付けのリフローの加熱プロセスにおいて、キャビティ内の空気が膨張して内圧が上昇する。また、パッケージの構成部品の熱膨張率の差異により熱応力が生じる。かかる内圧の上昇や熱応力の影響を受けてパッケージの反りやクラックが発生し、シール樹脂の剥離・白濁やカバーガラスの曇り(Water Mark)、を生じるという問題がある。そこで、これらの問題発生の要因の一つとしてリフロー炉を通過する際の加熱に伴うキャビティの内圧上昇に対する対策が求められている。
特許文献1には、受光素子が形成された半導体チップと、受光素子に対向するカバーガラスなどの光透過性部材と、受光素子を囲むように形成された前記半導体チップと、光透過性部材とを接着する接着層と、上記半導体チップの一部、上記光透過性部材の側壁及び上記接着層の一部を封止する封止樹脂とを備えて中空部(キャビティ)を有する半導体装置が開示されている。そして、当該半導体装置は、接着層が、熱可塑性接着剤から構成され、封止樹脂を貫通し、かつ接着層の表面にまで達する穴部が形成されたものである。
ここで、熱可塑性接着剤は、ある温度を超えると軟化し、かつ、ある温度よりも低い所定の温度を下回ると硬化する接着剤である。また、かかる温度による軟化状態と硬化状態とは、可逆的に変化するものである。
上記構成において、中空部は、常温または低温の環境下においては、外部から密閉状態となっている。一方、高温の環境下において接着層は軟化する。また、高温により中空部の空気が膨張すると、軟化した接着層の一部が押しのけられる。ここで接着層の表面には封止樹脂を貫通し、外部へと接続している穴部が形成されている。
したがって、膨張した空気は、軟化した接着層と半導体チップとの間に生じる隙間、及び封止樹脂に形成された穴部を通って外部へ排出される。つまり、高温の環境下において、空気が膨張し、中空部の体積に対して過剰に大きくなると、穴部を介して中空部と外部とからなる通気孔が形成される。
このため、当該半導体装置は、高温の環境下において膨張した中空部内の空気を前記通気孔により外部へ排出する。したがって半導体装置を構成するワイヤボンドと接続端子との剥離、基板とモールド樹脂(封止樹脂)との剥離(パッケージ剥離)及び基板とダイボンド材との剥離(パッケージの膨張)などを防止することができるというものである。
特許文献2には、固体撮像素子と、固体撮像素子が内部に配置されるように覆設され、固体撮像素子に被写体像を形成する光学部品を支持する支持部とを備え、支持部には、当該支持部内のガスを外部に排出可能なガス流路が形成された固体撮像装置が開示されている。
具体的には、当該光学部品を支持する支持部の天板の外面には、一方の端部に連通流路が形成された溝パターンが成型または切削により形成されている。その後、熱処理により接着剤を硬化させることで、回路基板上に支持部を固定する。そして、前記ガス流路は、支持部の外面に形成された溝パターンと、溝パターンの少なくとも一部を覆うように外面に貼付されたシート部材とによって形成された、外面の面内方向に延びる面内流路を含むものである。
特許文献2に記載の一態様によれば、支持部にガス流路が形成されているため、固体撮像装置を携帯電話等の機器本体に組み込む際の熱処理によって光学部品支持部の内部圧力が上昇した場合であっても、ガス流路によって膨張したガスを外部に排出することができる。したがって、当該固体撮像装置によれば、光学部品支持部等にクラックが発生することを抑制することができるというものである。
しかしながら、特許文献1に開示された半導体装置、撮像装置、及びそれらの製造方法に関する技術は、モールド樹脂4を貫通するように穴部を形成することにより高温の環境下において、穴部を介して中空部と外部とからなる通気孔が形成されるものである。したがって、この穴部をトランスファーモールド法によってモールド樹脂に形成することは金型の構造が複雑となり設備投資費用を要するという問題がある。
また、この穴部は固体撮像装置の上面に垂直に形成されているために、固体撮像装置の上面に塵埃が集積されてくると、これらは穴部に集まって、当該穴部の中に堆積されるおそれがある。また、仮に結露した場合には、水滴が穴部にたまって、そこから中空部に浸入してくるおそれがある。しかも、外部と中空部とは接着層の薄い層のみで遮蔽されているため接着層が薄く形成されてしまった場合には、モールド封止をした用をなさないことになるという問題がある。
特許文献2に開示された固体撮像装置に関する技術は、光学部品の支持部の天板に溝パターンを成型又は切削により形成する必要があり、また、溝パターンが刻設されるために光学部品の大きさや配置の制約を受けるという問題がある。
本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、リフローなどの熱ストレスに優れた信頼性の高い固体撮像装置及び当該固体撮像装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
本開示は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の態様は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、を有する固体撮像装置である。
また、第1の態様において、前記シール側壁は、前記通気部材及び前記構造部材を交互に2層以上積層して形成してもよい。
また、第1の態様において、前記シール側壁は、前記通気部材の所定の位置に貫通孔を穿設し、前記構造部材の前記貫通孔の対応する位置に挿嵌突起を垂設し、その裏面に上段に載置された前記挿嵌突起を挿嵌する挿嵌穴を凹設し、前記通気部材と前記構造部材を交互に積層することにより形成されてもよい。
また、第1の態様において、前記通気部材は、シリコーンにより形成されてもよい。
また、第1の態様において、前記シリコーンは、ポーラスシリコーン又は放熱用シリコーンであってもよい。
また、第1の態様において、前記通気部材は、ナノファイバーにより形成されてもよい。
また、第1の態様において、前記通気部材は、光透過性部材の直下に配設されてもよい。
また、第1の態様において、前記シール側壁の前記通気部材及び前記構造部材の積層厚さは、0.2mm~2.0mmに形成してもよい。
その第2の態様は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、を有する固体撮像装置を有する電子機器である。
上記の態様を取ることにより、固体撮像装置のリフロー試験におけるクラックの発生、シール樹脂の剥離・白濁及びカバーガラスの曇りなどの発生を防止することができる。
本開示によれば、リフロー試験におけるクラックの発生、シール樹脂の剥離・白濁及びカバーガラスの曇りなどの発生を防止することのできる信頼性の高い固体撮像装置及び当該固体撮像装置を有する電子機器を提供することができる。
次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態(以下、「実施形態」と称する。)を下記の順序で説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
1.固体撮像装置の構成例
2.気体透過性部材の概要
3.固体撮像装置の第1実施形態
4.固体撮像装置の第2実施形態
5.固体撮像装置の第3実施形態
6.ポーラスシリコーンを使用した場合のリフロー試験結果
7.固体撮像装置を有する電子機器の構成例
1.固体撮像装置の構成例
2.気体透過性部材の概要
3.固体撮像装置の第1実施形態
4.固体撮像装置の第2実施形態
5.固体撮像装置の第3実施形態
6.ポーラスシリコーンを使用した場合のリフロー試験結果
7.固体撮像装置を有する電子機器の構成例
<1.固体撮像装置の構成例>
[固体撮像装置の要部構成例]
図1は、本開示に係る固体撮像装置100の構成例を示す断面図である。以下、固体撮像装置100の例としてCMOSセンサについて説明する。固体撮像装置100は、図1に示すように、基板10上にセンサ基板6が接着されている。基板10の下面には、外部回路と接続するためのハンダボールによる複数の外部接続端子9が配設されている。基板10は、例えば、多層プリント基板、シリコン基板又は絶縁膜により形成されている。
[固体撮像装置の要部構成例]
図1は、本開示に係る固体撮像装置100の構成例を示す断面図である。以下、固体撮像装置100の例としてCMOSセンサについて説明する。固体撮像装置100は、図1に示すように、基板10上にセンサ基板6が接着されている。基板10の下面には、外部回路と接続するためのハンダボールによる複数の外部接続端子9が配設されている。基板10は、例えば、多層プリント基板、シリコン基板又は絶縁膜により形成されている。
センサ基板6は、例えば、単結晶シリコンで形成されている。センサ基板6の上面(表面)には、図1に示すように、画素領域23と周辺領域24とが設けられている。センサ基板6の上方には、センサ基板6の受光部21に対向して光透過性部材であるカバーガラス3が配設されている。また、受光部21とカバーガラス3とは、図1に示すように、受光部21の周辺領域24の周縁を囲繞するようにシール側壁4が配設され、センサ基板6とカバーガラス3はシール側壁4を介して接着されている。このように両者が接着されることにより、センサ基板6とカバーガラス3の対向面との間には、空洞であるキャビティ8が形成されている。
シール側壁4は、詳しくは図5に示すように、薄膜状に形成された通気部材41a、41bと構造部材42a、42bを交互に積層して形成されている。通気部材41a、41bは、例えば、気体透過性を有するシリコーンやナノファイバーで構成された部材であり、キャビティ8と外気との間に通気性を確保する。構造部材42a、42bは、通気部材41a、41bを交互に積層挟持することによりリブの役割を有する部材であり、シール側壁4の剛性を確保する。なお、詳細は、後述する。
センサ基板6の画素領域23には、複数の画素22が平面視マトリクス状に配列して形成されている。これらの画素22は、その集合体が全体として被写体像を形成する。画素22は、光学系(図示せず。)によって結像された被写体像の光信号をそれぞれ電気信号に変換する光電変換素子である。光電変換素子は、例えば、フォトダイオードであり、外付けの撮像レンズを含む光学系を介して被写体像として入射する光を受光面で受光し、光電変換することで信号電荷を生成する。
複数の画素22のそれぞれの上面には、それぞれの画素22を覆うようにカラーフィルタ25が形成されている。カラーフィルタ25は、例えば図2の平面図に示すように、色の3原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタ25が、ベイヤー(Bayaer)配列をもってオンチップカラーフィルタ(OCCF:On Chip Color Filter)としてアレイ状に形成されている。なお、カラーフィルタ25の配列パターンはベイヤーパターンに限定されるものではない。
また、カラーフィルタ25に重なるように、赤外カットフィルタ(IR Cut Filter)27を設けてもよい。
また、カラーフィルタ25に重なるように、赤外カットフィルタ(IR Cut Filter)27を設けてもよい。
カラーフィルタ25の上面には、直接に、又は赤外カットフィルタ27を介して、それぞれの画素22が集光するためのマイクロレンズアレイ26がそれぞれ設けられている。そして、マイクロレンズアレイ26は、カバーガラス3、カラーフィルタ25及び赤外カットフィルタ27を透過してきた光を、それぞれの画素22が受光して光電変換するよう構成している。
周辺領域24は、画素領域23を囲繞するようにその周りを取り囲んだ領域である。周辺領域24の上面には、画像信号を外部へ取り出すための各信号に対応した複数のパッド29が画素領域23を囲繞するように配設されている。また、基板10の上面のセンサ基板6を囲繞する領域には、外部と接続するための各信号に対応した複数のパッド11が配設されている。
そして、センサ基板6の上面の周辺領域24の周縁に設けられたパッド29と、基板10のパッド11とは、金線などのボンディングワイヤ7により、それぞれ接続されている。基板10には、内層及び外層に配線パターン(不図示)が形成されている。そして、各パッド11は、各配線パターンやスルホールビア(不図示)を介して基板10の下面(センサ基板6が配設された側の反対側の面)に配設された先述のハンダボールなどで形成された外部接続端子9と電気的に接続されている。
固体撮像装置100は、以上のように構成されているために、上方からカバーガラス3を介して被写体像として入射する可視光域の入射光を、画素領域23の各画素22が受光することで、カラー画像を撮像する。そして、撮像されたカラー画像は、画素ごとに光電変換されて外部接続端子9から出力される。
<2.気体透過性部材の概要>
[シリコーンの特徴]
本開示に係る固体撮像装置100は、固体撮像素子であるセンサ基板6と、センサ基板6を搭載するとともにセンサ基板6に配線接続された外部接続端子9を有する基板10と、センサ基板6を囲繞して基板10上に気体透過性部材である通気部材41及び剛性を確保するための構造部材42を積層して形成されたシール側壁4と、その上に配設された光透過性部材と、を有するものである。なお、光透過性部材はカバーガラス3に限定されるものではなく、プラスチックやサファイヤなどであってもよい。
ここで、通気部材41について詳しく説明する。本開示に係る固体撮像装置100に用いることができる気体透過性部材41として、(1)シリコーン、及び(2)ナノファイバーが考えられる。
[シリコーンの特徴]
本開示に係る固体撮像装置100は、固体撮像素子であるセンサ基板6と、センサ基板6を搭載するとともにセンサ基板6に配線接続された外部接続端子9を有する基板10と、センサ基板6を囲繞して基板10上に気体透過性部材である通気部材41及び剛性を確保するための構造部材42を積層して形成されたシール側壁4と、その上に配設された光透過性部材と、を有するものである。なお、光透過性部材はカバーガラス3に限定されるものではなく、プラスチックやサファイヤなどであってもよい。
ここで、通気部材41について詳しく説明する。本開示に係る固体撮像装置100に用いることができる気体透過性部材41として、(1)シリコーン、及び(2)ナノファイバーが考えられる。
まず、(1)シリコーンについて説明する。シリコーン(silicone)とは、シロキサン結合による主骨格を持つ合成高分子化合物の総称である。紛らわしい名称であるが、半導体の主材料であるシリコン(silicon)とは別物である。シリコーンの薄膜は、有機系ゴムやプラスチックフィルムと比較して、気体の透過性がよく、また選択性を有している。特に、ポーラスシリコーン(Porous Silicone)あるいは多孔質シリコーンと呼ばれているシリコーンは、このような特徴が顕著である。
このため、気体や水の分離用隔膜として酸素富化装置などへの応用が検討されている。
このため、気体や水の分離用隔膜として酸素富化装置などへの応用が検討されている。
表1は、天然ゴムを100としたときの気体透過性を比較したものである。この表1からもわかるとおり、シリコーンは、他の材料に比べて優れた気体透過性を有している。ことに、空気に対しては天然ゴムに対して約27倍の気体透過性を有している。
表2は、各種プラスチックフィルムの水蒸気透過性を比較したものである。この表からもわかるとおり、他の材料に比べて優れた水蒸気透過性を有している。したがって、シリコーンは、空気及び水蒸気に対して優れた透過性を有していることがわかる。
本開示に係る固体撮像装置100は、このシリコーンをキャビティ8の外周を囲繞するシール材として使用することによりキャビティ8と外気との間に気体透過性を持たせることができる。これにより、キャビティ8の内圧の上昇を抑制し、クラック、シール樹脂の剥離・白濁及びカバーガラス3の曇りなどの発生を防止するものである。
[ナノファイバーの特徴]
次に、(2)ナノファイバーについて説明する。「ナノファイバー」は、直径が1nmから100nm、長さが直径の100倍以上の繊維状物質のことである。ナノファイバーには、天然高分子系(バイオ系)ナノファイバー、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどの炭素系ナノファイバー、及び合成高分子系ナノファイバーなどがある。
次に、(2)ナノファイバーについて説明する。「ナノファイバー」は、直径が1nmから100nm、長さが直径の100倍以上の繊維状物質のことである。ナノファイバーには、天然高分子系(バイオ系)ナノファイバー、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどの炭素系ナノファイバー、及び合成高分子系ナノファイバーなどがある。
ナノファイバーの例として、以下に「カーボンナノファイバー」について説明する。
カーボンナノファイバー(CNF:carbon nanofiber)の形状としては、グラフェン(graphene)やカーボンナノチューブ(CNT:carbon nanotube)が知られている。グラフェンは、平面状で、2次元構造をした単原子層で形成されている。また、カーボンナノチューブは、平面状のグラフェンシートを丸めて円筒状にしたような構造をしている。
カーボンナノファイバー(CNF:carbon nanofiber)の形状としては、グラフェン(graphene)やカーボンナノチューブ(CNT:carbon nanotube)が知られている。グラフェンは、平面状で、2次元構造をした単原子層で形成されている。また、カーボンナノチューブは、平面状のグラフェンシートを丸めて円筒状にしたような構造をしている。
グラフェンの構造は、より詳しくは、1原子の厚さのsp2結合と呼ばれる各120度の3方向に混成軌道を形成する炭素原子のシート状物質である。したがって、グラフェンは、図3に示すような、炭素原子とその結合からできた蜂の巣のような六角形格子構造(ハニカム構造)をしている。グラフェンの厚さは1原子の厚さであり、グラフェンの炭素間結合距離は約0.142nmであるため極めて薄く、しかも軽量で柔軟性に富んでいる。また、電気抵抗は、10-6Ω・cmである。この値は、室温での抵抗が最も小さい物質である銀よりもさらに小さい。さらに、熱の伝導率は銅の約10倍であり、極めて熱伝導性能が優れた物質である。実使用においては、所定の層数に積層されたものが用いられる。
グラフェン層により形成されたナノキャピラリーチャネルは、厚さが2nmを下回ると、グラフェン特有の毛細管現象により、チャネル内を移動する水の速度が急激に上昇する。例えば、チャネル厚1nm、幅infinite(チャネル厚に対して十分大きな幅)の場合、チャネル内を移動する水の速度は、図4に示すように、約100m/sとなる。これは、時速360km/hに相当し、新幹線を超える猛スピードである。
ここで、本図における3本のグラフは、チャネル幅(width)が2.45nm、4.18nm及びinfiniteの場合である。本図に示すように、水の速度は、チャネル幅を2.45nmとし、チャネル厚を2nm以下にすると急激に上昇する。
以上のように、ナノキャピラリーチャネルは、厚さが2nm、幅も同程度にすると急速度で水を吸引することがわかる。以上は液体である水の浸透性であるが、気体である空気についても同様に気体透過性を有している。
以上のように、ナノキャピラリーチャネルは、厚さが2nm、幅も同程度にすると急速度で水を吸引することがわかる。以上は液体である水の浸透性であるが、気体である空気についても同様に気体透過性を有している。
次に、ナノキャピラリーチャネルの開口径について説明する。
話題になった微粒子である「PM2.5」は、直径が2.5μm以下である。その単位は、「μ」(マイクロ)である。一方、ナノキャピラリーチャネルの開口径は、上記例では、例えば2nm×2nmであるから、PM2.5の約1000分の1の大きさである。したがって、PM2.5は、ナノキャピラリーチャネルの開口を到底通過することができない。
話題になった微粒子である「PM2.5」は、直径が2.5μm以下である。その単位は、「μ」(マイクロ)である。一方、ナノキャピラリーチャネルの開口径は、上記例では、例えば2nm×2nmであるから、PM2.5の約1000分の1の大きさである。したがって、PM2.5は、ナノキャピラリーチャネルの開口を到底通過することができない。
また、半導体を製造するクリーンルームは、クラス1の場合、30リットルの空気中に含まれている0.1μm以上の微粒子が1個以下である。この0.1μmは、100nmのことであるから、ナノキャピラリーチャネルの開口径の約50倍の大きさである。したがって、ナノキャピラリーチャネルの開口を通過可能な微粒子は、半導体の特性等に大きな影響を与えるものではない。
以上のように、グラフェン層により形成されたナノキャピラリーチャネルは、半導体装置10に応用するうえで次の点で優れている。
(1)熱の伝導率は銅の約10倍であり、熱伝導性能が極めて優れている。
(2)気体透過性に優れている。
(3)極めて微細な開口径であるため、微粒子の通過を妨げる。
本開示に係る実施形態の通気部材41は、このような優れた特性に着目して利用するものである。本開示によれば、先述のとおり、空気は、各ナノキャピラリーチャネル内を高速に移動することができる。また、ナノキャピラリーチャネルを形成するグラフェンは、銅の約10倍の熱伝導率を有するために、熱を的確に伝達し、固体撮像装置100の温度上昇を抑制することができる。しかも微粒子の侵入を妨げることができるという効果を奏する。以下に、これらの素材を通気部材41に用いた気体透過性を有する固体撮像装置100の各実施形態について説明する
(1)熱の伝導率は銅の約10倍であり、熱伝導性能が極めて優れている。
(2)気体透過性に優れている。
(3)極めて微細な開口径であるため、微粒子の通過を妨げる。
本開示に係る実施形態の通気部材41は、このような優れた特性に着目して利用するものである。本開示によれば、先述のとおり、空気は、各ナノキャピラリーチャネル内を高速に移動することができる。また、ナノキャピラリーチャネルを形成するグラフェンは、銅の約10倍の熱伝導率を有するために、熱を的確に伝達し、固体撮像装置100の温度上昇を抑制することができる。しかも微粒子の侵入を妨げることができるという効果を奏する。以下に、これらの素材を通気部材41に用いた気体透過性を有する固体撮像装置100の各実施形態について説明する
<3.固体撮像装置の第1実施形態>
[第1実施形態の基本構成例]
本開示に係る固体撮像装置100の第1実施形態について以下に説明する。
本実施形態に係る気体透過性を有する固体撮像装置100は、図1に示すように、基板10上に配設されたセンサ基板6を、通気部材41及び構造部材42を積層して形成されたシール側壁4が囲繞し、シール側壁4上にカバーガラス3が配設されて構成されているものである。
[第1実施形態の基本構成例]
本開示に係る固体撮像装置100の第1実施形態について以下に説明する。
本実施形態に係る気体透過性を有する固体撮像装置100は、図1に示すように、基板10上に配設されたセンサ基板6を、通気部材41及び構造部材42を積層して形成されたシール側壁4が囲繞し、シール側壁4上にカバーガラス3が配設されて構成されているものである。
ここで、シール側壁4の構成について、図5により、さらに詳しく説明する。基板10上には、センサ基板6を囲繞するようにシール側壁4が配設されている。シール側壁4は、基板10の上面に構造部材42aが載置され、その上に通気部材41aが載置されている。さらにその上に構造部材42bが載置され、その上に通気部材41bが載置されている。そして、載置された構造部材42a、42b及び通気部材41a、41bは、上下同士で接着されることにより構成されている。
このように、シール側壁4は、構造部材42a、42b及び通気部材41a、41bを交互に載置し、接着して積層することにより形成されている。そして、最上段の通気部材41b上には、カバーガラス3が載置され接着されている。このように基板10上に配設されているセンサ基板6をシール側壁4が囲繞する。さらに、天面をカバーガラス3で覆うことにより、基板10上にセンサ基板6を囲う一定の密閉空間であるキャビティ8を形成することができる。ここで、シール側壁4の最上段には通気部材41bを配設するのが望ましい。シリコーンの素材は、カバーガラス3との接着性がよいからである。また、後述する放熱性の点からも通気部材41bをカバーガラス3と接する最上段に配設することが望ましい。
[ポーラスシリコーンを使用する例]
通気部材41aに、ポーラスシリコーンを使用する例について説明する。ポーラスシリコーンは、先述のとおり優れた気体透過性を有する。ここで、例えば、ポーラスシリコーンを通気部材41aに使用した固体撮像装置100の外部接続端子9にクリームハンダ51を塗布してプリント基板50に載置し、リフロー炉に通すと、約250°Cに加熱される。これによりキャビティ8の内圧が上昇する。しかし、ポーラスシリコーンの多孔質性によりキャビティ8の内部の空気は、図6の矢印に示すように、通気部材41aを通って外部に抜けてゆく。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
通気部材41aに、ポーラスシリコーンを使用する例について説明する。ポーラスシリコーンは、先述のとおり優れた気体透過性を有する。ここで、例えば、ポーラスシリコーンを通気部材41aに使用した固体撮像装置100の外部接続端子9にクリームハンダ51を塗布してプリント基板50に載置し、リフロー炉に通すと、約250°Cに加熱される。これによりキャビティ8の内圧が上昇する。しかし、ポーラスシリコーンの多孔質性によりキャビティ8の内部の空気は、図6の矢印に示すように、通気部材41aを通って外部に抜けてゆく。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、リフロー炉に通すことによりキャビティ8の内圧が上昇すると、図6に示すように、内圧によりカバーガラス3を上方に押し上げる力が働く。しかし、ポーラスシリコーンはヤング率が小さく(例えば、常温で0.1~10MPaである。一方、一般構造用圧延鋼は206GPaである。)、弾力性に富む物質である。このために、ポーラスシリコーンを素材とする通気部材41a、41bは、内圧を受けると上方に伸びることができる。これによりカバーガラス3が上方に押し上げられて内圧の上昇を抑制することができる。また、温度が下がると内圧も下がるためカバーガラス3も元の位置に戻る。このように、ポーラスシリコーンをシール側壁4の通気部材41a、41bとして使用することによりカバーガラス3が内圧に応じて上下動をすることで内圧調整を行うことができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、ポーラスシリコーンは、多孔質性を有するために、表2に示すように、水蒸気透過性も有する。つまり、いわゆる「呼吸」をする素材である。したがって、仮にキャビティ8内に水分が浸入したとしても水分は外気に抜けていき、キャビティ8内に溜まることはないため、カバーガラス3の曇りを生じることはない。
構造部材42a、42bは、シール側壁4の高さを確保するための構造体である。構造部材42a、42bを使用する理由は、次の2つである。まず第1の理由は、固体撮像装置100に使用される半導体のシリコン(Silicon)で形成されたセンサ基板6は、剛性を確保するためには厚みを厚くするほど効果がある。しかし、センサ基板6の厚みを厚くするとキャビティ8の高さも高くしなければならない。そうするとシール側壁4もこれに合わせて高く形成しなければならない。しかしシリコーンを素材とする通気部材41a、41bのみでは、このような厚みのシール側壁4を形成することは容易ではない。これが、従来シール側壁4にポーラスシリコーンが利用されなかった理由である。そこで、シール側壁4の高さを確保するために構造部材42a、42bを併用することで、かかる阻害要因を克服するものである。
先述のとおり、シール側壁4をポーラスシリコーンのみで構成することは困難である。しかし、構造部材42a、42bと併用することによって、シール側壁4の高さをいくらでも高く形成することができる。ここで、キャビティ8の空間高さは0.2mm~2.0mmの範囲が望ましい。
また、第2の理由は、通気部材41a、41bのみでシール側壁4が形成されたとしても、ポーラスシリコーンは弾力性に富む素材であるために、シール側壁4の剛性が不足する。そこで、本開示では、かかる阻害要因に対して、シール側壁4の補強リブとなって、その剛性を確保するために構造部材42a、42bを併用する。すなわち、ポーラスシリコーンの有する特徴を有効に引き出し、それを十分に活かすために構造部材42a、42bを用いるものである。
構造部材42a、42bは、所定の強度を確保できればよいので、例えば、熱硬化性のモールド樹脂などであってもよい。また、構造部材42a、42bの厚みを調整することによって、シール側壁4の高さ(厚み)を任意の値に調整することが可能となる。また、構造部材42a、42bに気体透過性を有する材料を使用してもよい。
また、本実施形態において、通気部材41a、41bと構造部材42a、42bを積層する製造工程は、既存の製造設備の小変更で実現できるため、特別な設備投資を必要としない。また、従来の作業工程をそのまま使用することができるため、大きな投資やライン変更を必要としない利点がある。
なお、本実施形態において、基板10上に配設されているセンサ基板6の構成及び接続については、先述の図1の説明と同様であるため省略する。
[放熱用シリコーンを使用する例]
上記実施形態では、通気部材41a、41bとしてポーラスシリコーンを使用する例について説明したが、ここでは放熱用シリコーンを使用した例について説明する。放熱用シリコーンは、熱伝導率に優れた材料である。例えば、1.3W/(m・K)~6.0W/(m・K)のような熱伝導率を有している。
上記実施形態では、通気部材41a、41bとしてポーラスシリコーンを使用する例について説明したが、ここでは放熱用シリコーンを使用した例について説明する。放熱用シリコーンは、熱伝導率に優れた材料である。例えば、1.3W/(m・K)~6.0W/(m・K)のような熱伝導率を有している。
通気部材41a、41bとして放熱用シリコーンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。しかし、この場合も、ポーラスシリコーンの場合と同様に、放熱用シリコーンも弾力性を有しているため、放熱用シリコーンを素材とする通気部材41a、41bは、内圧を受けると上方に伸びることができる。これによりカバーガラス3が上方に押し上げられて内圧の上昇を抑制することができる。また、温度が下がると内圧も下がるためカバーガラス3も元の位置に戻る。このように、放熱用シリコーンをシール側壁4の通気部材41a、41bとして使用することによりカバーガラス3が内圧に応じて上下動をすることで内圧調整を行うことができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、固体撮像装置100が機器や装置等のプリント基板50に実装されて実使用された場合には、固体撮像装置100が発生する熱を、放熱用シリコーンがカバーガラス3や外気に伝えて放熱を行う。これによりキャビティ8の内部の温度上昇を抑制することができるため、固体撮像装置100の温度上昇を抑制し、これにより故障率を低減し、もって長寿命化を図ることができる。
[ナノファイバーを使用する例]
次に、通気部材41a、41bとしてナノファイバーを使用する例について、ここでは、グラフェン層を使用する例について説明する。この場合も、構成は図5に示す例と同様である。すなわち、本図において、通気部材41a、41bをグラフェンで構成すればよい。具体的には、通気部材41a、41bとして、グラフェンを所定の厚さ、例えば、チャネル厚を2nm以下に積層して、ナノキャピラリーチャネルを形成する。そして、ナノキャピラリーチャネルを通気部材41a、41bとして、基板10上にセンサ基板6を囲繞するようにシール側壁4を配設する。
次に、通気部材41a、41bとしてナノファイバーを使用する例について、ここでは、グラフェン層を使用する例について説明する。この場合も、構成は図5に示す例と同様である。すなわち、本図において、通気部材41a、41bをグラフェンで構成すればよい。具体的には、通気部材41a、41bとして、グラフェンを所定の厚さ、例えば、チャネル厚を2nm以下に積層して、ナノキャピラリーチャネルを形成する。そして、ナノキャピラリーチャネルを通気部材41a、41bとして、基板10上にセンサ基板6を囲繞するようにシール側壁4を配設する。
このシール側壁4は、図5に示すように、基板10の上面に構造部材42aが載置され、その上にナノキャピラリーチャネルで形成された通気部材41aが載置される。さらにその上に構造部材42bが載置され、その上に同じくナノキャピラリーチャネルで形成された通気部材41bが載置される。そして、載置された構造部材42a、42b及び通気部材41a、41bは、上下同士で接着されている。
このように、シール側壁4は、構造部材42a、42b及び通気部材41a、41bを交互に載置し、接着して積層することにより形成されている。そして、最上段の通気部材41b上には、カバーガラス3が載置され接着されている。このように基板10上に配設されているセンサ基板6をシール側壁4が囲繞する。さらに、最上段に配設された通気部材41aの天面をカバーガラス3で覆うことにより、基板10上にセンサ基板6を囲う一定の密閉空間であるキャビティ8を形成することができる。
グラフェン層により形成されたナノキャピラリーチャネルを用いた通気部材41a、41bは、グラフェン特有の優れた気体透過性を有する。しかも、その開口径は極めて微細であるため、塵埃等の微粒子が通過することを妨げる。したがって、例えば、グラフェンを通気部材41a、41bに使用した固体撮像装置100の外部接続端子9をクリームハンダ51が塗布されたプリント基板50のパッド(不図示)に載置し、リフロー炉に通すと、約250°Cに加熱されるため、クリームハンダ51が溶融してハンダ付けがされる。また、この加熱によりキャビティ8の内圧が上昇する。しかし、グラフェン特有の優れた気体透過性によりキャビティ8の内部の空気は、図7に示すように、外部に抜けてゆく。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、グラフェンは、先述の通りナノキャピラリーの効果により水や空気を通すために水蒸気透過性も有する。つまり、いわゆる「呼吸」をする素材である。したがって、仮にキャビティ8内に水分が浸入したとしても水分は外気に抜けていき、キャビティ8内に溜まることはないため、カバーガラス3の曇りを生じることはない。
また、グラフェンは、熱伝導性能が極めて優れているために、グラフェンを通気部材41aに使用した固体撮像装置100が機器や装置等のプリント基板50に実装されて実使用された場合には、固体撮像装置100が発生する熱を、グラフェンがカバーガラス3や外気に伝えて放熱を行う。これによりキャビティ8の内部の温度上昇を抑制することができるため、固体撮像装置100の温度上昇を抑制し、これにより故障率を低減し、もって長寿命化を図ることができる。
[ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せ使用する例]
以上の説明では、ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーのそれぞれのうち1の素材を通気部材41a、41bに使用する例について説明した。しかし、1の固体撮像装置100の通気部材41a、41bに使用される素材は、1の種類に限定されるものではなく、これらを組み合わせて使用してもよい。
以上の説明では、ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーのそれぞれのうち1の素材を通気部材41a、41bに使用する例について説明した。しかし、1の固体撮像装置100の通気部材41a、41bに使用される素材は、1の種類に限定されるものではなく、これらを組み合わせて使用してもよい。
例えば、通気部材41aは、ポーラスシリコーンを使用し、通気部材41bは、放熱用シリコーン又はナノファイバーを使用してもよい。要するに、これらの組み合わせは用途や目的に応じて任意に決めればよく、これらの組み合わせに応じて、それぞれの素材が有する特徴を発揮することができる。
<4.固体撮像装置の第2実施形態>
[第2実施形態の基本構成例]
本開示に係る固体撮像装置100の第2実施形態について以下に説明する。ただし、下記に特記された事項以外については、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
[第2実施形態の基本構成例]
本開示に係る固体撮像装置100の第2実施形態について以下に説明する。ただし、下記に特記された事項以外については、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
本実施形態に係る気体透過性を有する固体撮像装置100は、第1実施形態と同様に、図1に示すように、基板10上に配設されたセンサ基板6を、通気部材41及び構造部材42を積層して形成されたシール側壁4が囲繞し、シール側壁4の最上段に配設された通気部材41の天面にカバーガラス3が配設されて構成されているものである。
ここで、第1実施形態との相違点は、第1実施形態は、シール側壁4を構成する通気部材41と構造部材42をそれぞれ2層、合計4層積層したものである。これに対して、第2実施形態は、図8に示すように、通気部材41と構造部材42の積層を、合計4層を超えて、それよりもさらに多く積層して形成したものである。
このように4層を超えて多層に構成することにより、構造部材42の厚みを薄くし、その分、通気部材41の枚数を多く積層することができるため、結果として通気部材41の実効断面積をより広くすることができる。
[ポーラスシリコーンを使用する例]
以上のように、本実施形態の構成をすることにより、通気部材41としてポーラスシリコーンを使用した場合に、ポーラスシリコーンの実効断面積を広くできる。通気部材41としてポーラスシリコーンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。しかし、ポーラスシリコーンは弾力性を有しているため、図6に示すように、通気部材41は、内圧を受けると上方に伸びることができる。これによりカバーガラス3が上方に押し上げられて内圧の上昇を抑制することができる。また、温度が下がると内圧も下がるためカバーガラス3も元の位置に戻る。このように、ポーラスシリコーンをシール側壁4の通気部材41として使用することによりカバーガラス3が内圧に応じて上下動をすることで内圧調整を行うことができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
以上のように、本実施形態の構成をすることにより、通気部材41としてポーラスシリコーンを使用した場合に、ポーラスシリコーンの実効断面積を広くできる。通気部材41としてポーラスシリコーンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。しかし、ポーラスシリコーンは弾力性を有しているため、図6に示すように、通気部材41は、内圧を受けると上方に伸びることができる。これによりカバーガラス3が上方に押し上げられて内圧の上昇を抑制することができる。また、温度が下がると内圧も下がるためカバーガラス3も元の位置に戻る。このように、ポーラスシリコーンをシール側壁4の通気部材41として使用することによりカバーガラス3が内圧に応じて上下動をすることで内圧調整を行うことができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、ポーラスシリコーンは、多孔質性を有するために、キャビティ8の内部の空気を外部へ排出することができる。しかも、通気部材41の実効断面積をより広くすることができるために、内圧の上昇抑制効果を第1実施形態の場合よりもさらに大きくすることができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、ポーラスシリコーンは、多孔質性を有するために、表2に示すように、水蒸気透過性も有する。つまり、いわゆる「呼吸」をする素材である。したがって、仮にキャビティ8内に水分が浸入したとしても水分は外気に抜けていき、キャビティ8内に溜まることはないため、カバーガラス3の曇りを生じることはない。
また、通気部材41と構造部材42を何層も積層する工程は、単純に同じ工程を繰り返すだけであるため、特別な設備投資やライン変更を必要としない。したがって、それほどコストアップになるものでもない。
[放熱用シリコーンを使用する例]
上記のように本実施形態の構成をとることにより、通気部材41として放熱用シリコーンを使用した場合に、放熱用シリコーンの実効断面積を広くできる。ここで、通気部材41として放熱用シリコーンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。しかし、この場合も、ポーラスシリコーンの場合と同様に、放熱用シリコーンも弾力性を有しているため、図6に示すように、内圧を受けると上方に伸びることができる。これによりカバーガラス3が上方に押し上げられて内圧の上昇を抑制することができる。また、温度が下がると内圧も下がるためカバーガラス3も元の位置に戻る。このように、放熱用シリコーンをシール側壁4の通気部材41として使用することによりカバーガラス3が内圧に応じて上下動をすることで内圧調整を行うことができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
上記のように本実施形態の構成をとることにより、通気部材41として放熱用シリコーンを使用した場合に、放熱用シリコーンの実効断面積を広くできる。ここで、通気部材41として放熱用シリコーンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。しかし、この場合も、ポーラスシリコーンの場合と同様に、放熱用シリコーンも弾力性を有しているため、図6に示すように、内圧を受けると上方に伸びることができる。これによりカバーガラス3が上方に押し上げられて内圧の上昇を抑制することができる。また、温度が下がると内圧も下がるためカバーガラス3も元の位置に戻る。このように、放熱用シリコーンをシール側壁4の通気部材41として使用することによりカバーガラス3が内圧に応じて上下動をすることで内圧調整を行うことができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。
また、固体撮像装置100が機器や装置等のプリント基板50に実装されて実使用された場合には、固体撮像装置100が発生する熱を、通気部材41の放熱用シリコーンがカバーガラス3や外気に伝えて放熱を行う。これによりキャビティ8の内部の温度上昇を抑制することができるため、固体撮像装置100の温度上昇を抑制し、これにより故障率を低減し、もって長寿命化を図ることができる。
[ナノファイバーを使用する例]
上記のように本実施形態の構成をとることにより、通気部材41としてグラフェンを使用した場合に、グラフェンの実効断面積を広くできる。ここで、通気部材41としてグラフェンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。グラフェンは優れた気体透過性を有するために、図7に示すように、キャビティ8の内部の空気をより多く排出することができる。したがって、内圧の上昇を抑制する効果を大きくすることができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。しかも、その開口径は極めて微細であるため、塵埃等の微粒子がキャビティ8の内部に侵入してくることもない。
上記のように本実施形態の構成をとることにより、通気部材41としてグラフェンを使用した場合に、グラフェンの実効断面積を広くできる。ここで、通気部材41としてグラフェンを使用した固体撮像装置100を、リフロー炉を通すと、キャビティ8の内圧が上昇する。グラフェンは優れた気体透過性を有するために、図7に示すように、キャビティ8の内部の空気をより多く排出することができる。したがって、内圧の上昇を抑制する効果を大きくすることができる。このために、固体撮像装置100のパッケージにクラックが発生することはない。しかも、その開口径は極めて微細であるため、塵埃等の微粒子がキャビティ8の内部に侵入してくることもない。
また、グラフェンは、先述の通りナノキャピラリーの効果により水や空気を通すために水蒸気透過性も有する。つまり、いわゆる「呼吸」をする素材である。したがって、仮にキャビティ8内に水分が浸入したとしても水分は外気に抜けていき、キャビティ8内に溜まることはないため、カバーガラス3の曇りを生じることはない。
[ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せ使用する例]
以上の説明では、ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーのそれぞれのうち1の素材を通気部材41に使用する例について説明した。しかし、1の固体撮像装置100の通気部材41に使用される素材は、1の種類に限定されるものではなく、これらを組み合わせて使用してもよい。ことに、本実施形態は、通気部材41の層数に制限を有さないため上記3種類の素材を適宜組み合わせて通気部材41に使用してもよい。また、1の通気部材41に2種類以上の素材を使用してもよい。要するに、これらの組み合わせは用途や目的に応じて任意に決めればよく、これらの組み合わせに応じて、それぞれの素材の持つ特徴を発揮することができる。
以上の説明では、ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーのそれぞれのうち1の素材を通気部材41に使用する例について説明した。しかし、1の固体撮像装置100の通気部材41に使用される素材は、1の種類に限定されるものではなく、これらを組み合わせて使用してもよい。ことに、本実施形態は、通気部材41の層数に制限を有さないため上記3種類の素材を適宜組み合わせて通気部材41に使用してもよい。また、1の通気部材41に2種類以上の素材を使用してもよい。要するに、これらの組み合わせは用途や目的に応じて任意に決めればよく、これらの組み合わせに応じて、それぞれの素材の持つ特徴を発揮することができる。
<5.固体撮像装置の第3実施形態>
[第3実施形態の基本構成例]
本開示に係る固体撮像装置100の第3実施形態について以下に説明する。ただし、下記に特記された事項以外については、第1実施形態及び第2実施形態と同様であるため説明を省略する。
[第3実施形態の基本構成例]
本開示に係る固体撮像装置100の第3実施形態について以下に説明する。ただし、下記に特記された事項以外については、第1実施形態及び第2実施形態と同様であるため説明を省略する。
本実施形態に係る気体透過性を有する固体撮像装置100は、第1実施形態と同様に、図1に示すように、基板10上に配設されたセンサ基板6を、通気部材41及び構造部材42が積層されて形成されたシール側壁4が囲繞し、シール側壁4上にカバーガラス3が配設されて構成されているものである。
ここで、第1実施形態との相違点は、図9及び図10に示すように、通気部材41には、所定の位置、例えば、四隅に貫通孔43を穿設し、構造部材42には、貫通孔43の対応する位置に挿嵌突起44を下面に垂設し、その裏面に挿嵌突起44と挿嵌する挿嵌穴45を上面に凹設したものである。また、通気部材41と構造部材42は、4層以上積層することができるため、第3実施形態の構成は、そのまま第2実施形態にも適用することができるものである。
また、挿嵌突起44は、図10では、頂角を鋭角とし、頂点を半球状に形成した略円錐状の形状である。しかし、本図に記載の形状に限定されるものではなく、頂点を半球状に形成した略円柱状の形状であってもよいし、略三角柱や略四角柱又は略三角錐や略四角錐等であってもよい。
このように構成することにより、図10に示すように、基板10の表面に穿設された、装着穴10aに構造部材42の挿嵌突起44を挿嵌する。そして、その上に通気部材41を載置し接着する。さらにその上に別の構造部材42の挿嵌突起44を通気部材41の貫通孔43を介して下段の構造部材42の挿嵌穴45に挿嵌する。以下同様にして、通気部材41の貫通孔43を介して下段の構造部材42の挿嵌穴45に上段の構造部材42の挿嵌突起44を挿嵌することによって、通気部材41と構造部材42を交互に積層する。これによりシール側壁4を形成することができる。
第3実施形態は、以上のように構成されているために、シール側壁4を組み立てる際の位置決めを容易に行うことができる。また、ポーラスシリコーンなどの素材は弾力性を有しているため、多層に積層された状態で水平方向に力が加えられた場合には、水平方向にずれを生じやすい。しかし、このように構成することにより水平方向に変形することを防止することができる。
また、キャビティ8の内部圧力により上下方向に伸長する必要があるため、挿嵌突起44を挿嵌穴45に挿嵌した際、挿嵌穴45に挿嵌突起44を接着して固定するには及ばない。
また、キャビティ8の内部圧力により上下方向に伸長する必要があるため、挿嵌突起44を挿嵌穴45に挿嵌した際、挿嵌穴45に挿嵌突起44を接着して固定するには及ばない。
[ポーラスシリコーンを使用する例]
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41としてポーラスシリコーンを使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態のポーラスシリコーンを使用する例と同様である。
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41としてポーラスシリコーンを使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態のポーラスシリコーンを使用する例と同様である。
[放熱用シリコーンを使用する例]
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41として放熱用シリコーンを使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態の放熱用シリコーンを使用する例と同様である。
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41として放熱用シリコーンを使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態の放熱用シリコーンを使用する例と同様である。
[ナノファイバーを使用する例]
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41としてグラフェンなどのナノファイバーを使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態のナノファイバーを使用する例と同様である。
[ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せ使用する例]
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41としてポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せて使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態のポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せ使用する例と同様である。
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41としてグラフェンなどのナノファイバーを使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態のナノファイバーを使用する例と同様である。
[ポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せ使用する例]
本実施形態は、以上のように構成されているために、通気部材41としてポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せて使用することができる。そして、その場合の効果は、第1実施形態及び第2実施形態のポーラスシリコーン、放熱用シリコーン及びナノファイバーを組合せ使用する例と同様である。
<6.ポーラスシリコーンを使用した場合のリフロー試験結果>
第1実施形態において、シール側壁4に従来の樹脂を使用した場合と、シール側壁4の通気部材41にポーラスシリコーンを使用した場合のリフロー試験結果を図11及び図12に示す。図11A及び図11Bは、従来の2種類の樹脂を使用してリフロー試験を行ったそれぞれの樹脂の試験結果である。本図に示すように、いずれの樹脂においても不良品が発生した。
第1実施形態において、シール側壁4に従来の樹脂を使用した場合と、シール側壁4の通気部材41にポーラスシリコーンを使用した場合のリフロー試験結果を図11及び図12に示す。図11A及び図11Bは、従来の2種類の樹脂を使用してリフロー試験を行ったそれぞれの樹脂の試験結果である。本図に示すように、いずれの樹脂においても不良品が発生した。
一方、図12は、本開示に係るポーラスシリコーンを使用した場合のリフロー試験結果である。本図に示すように、不良品は発生しなかった。これは、リフロー試験において、固体撮像装置100は250°Cの高温に所定の回数さらされる。しかし、これによりキャビティ8の内圧が上昇してもポーラスシリコーンの有する弾力性によりカバーガラス3が上方に伸長して内圧を緩和するとともに、多孔質性による気体透過性によりキャビティ8の内部の空気を外部に排出するために、クラック等の発生を防止できたものと考えられる。
以上のように、本開示に係る技術の効果が確認できた。
以上のように、本開示に係る技術の効果が確認できた。
<7.固体撮像装置を有する電子機器の構成例>
上述した実施形態に係る固体撮像装置100を有する電子機器の構成例について、図13により説明する。なお、この構成例は固体撮像装置100の第1実施形態から第3実施形態に共通する。
上述した実施形態に係る固体撮像装置100を有する電子機器の構成例について、図13により説明する。なお、この構成例は固体撮像装置100の第1実施形態から第3実施形態に共通する。
固体撮像装置100は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置100を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像装置100を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像装置100は、ワンチップとして形成された形態のものであってもよいし、撮像部と信号処理部又は光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態のものであってもよい。
図13に示すように、電子機器としての撮像装置200は、光学部202と、固体撮像装置100と、カメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路203と、フレームメモリ204と、表示部205と、記録部206と、操作部207と、電源部208とを備える。DSP回路203、フレームメモリ204、表示部205、記録部206、操作部207及び電源部208は、バスライン209を介して相互に接続されている。
光学部202は、複数のレンズを含み、被写体からの入射光(像光)を取り込んで固体撮像装置100の画素領域23上に結像する。固体撮像装置100は、光学部202によって画素領域23上に結像された入射光の光量を画素22単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
表示部205は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置100で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部206は、固体撮像装置100で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
操作部207は、ユーザによる操作の下に、撮像装置200が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部208は、DSP回路203、フレームメモリ204、表示部205、記録部206及び操作部207の動作電源となる各種の電源を、これらの供給対象に対して適宜供給する。
以上のように本開示によれば、本開示に係る固体撮像装置100を使用することにより、耐環境性に優れた信頼性の高い撮像装置200を得ることができる。
最後に、上述した各実施形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した各実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、さらに他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、
前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、
前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、
を有する固体撮像装置である。
(2)
前記シール側壁は、前記通気部材及び前記構造部材を交互に2層以上積層して形成された前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
前記シール側壁は、前記通気部材の所定の位置に貫通孔を穿設し、前記構造部材の前記貫通孔の対応する位置に挿嵌突起を垂設し、その裏面に上段に載置された前記挿嵌突起を挿嵌する挿嵌穴を凹設し、前記通気部材と前記構造部材を交互に積層することにより形成された前記(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
前記通気部材は、シリコーンにより形成された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(5)
前記シリコーンは、ポーラスシリコーン又は放熱用シリコーンにより形成された前記(4)に記載の固体撮像装置。
(6)
前記通気部材は、ナノファイバーにより形成された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(7)
前記通気部材は、前記光透過性部材の直下に配設された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(8)
前記シール側壁の前記通気部材及び前記構造部材の積層厚さは、0.2mm~2.0mmに形成された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(9)
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、
前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、
前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、
を有する固体撮像装置を有する電子機器。
(1)
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、
前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、
前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、
を有する固体撮像装置である。
(2)
前記シール側壁は、前記通気部材及び前記構造部材を交互に2層以上積層して形成された前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
前記シール側壁は、前記通気部材の所定の位置に貫通孔を穿設し、前記構造部材の前記貫通孔の対応する位置に挿嵌突起を垂設し、その裏面に上段に載置された前記挿嵌突起を挿嵌する挿嵌穴を凹設し、前記通気部材と前記構造部材を交互に積層することにより形成された前記(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
前記通気部材は、シリコーンにより形成された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(5)
前記シリコーンは、ポーラスシリコーン又は放熱用シリコーンにより形成された前記(4)に記載の固体撮像装置。
(6)
前記通気部材は、ナノファイバーにより形成された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(7)
前記通気部材は、前記光透過性部材の直下に配設された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(8)
前記シール側壁の前記通気部材及び前記構造部材の積層厚さは、0.2mm~2.0mmに形成された前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(9)
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、
前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、
前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、
を有する固体撮像装置を有する電子機器。
3 カバーガラス
4 シール側壁
6 センサ基板
7 ボンディングワイヤ
8 キャビティ
9 外部接続端子
10 基板
11 パッド
21 受光部
22 画素
23 画素領域
24 周辺領域
25 カラーフィルタ
26 マイクロレンズアレイ
27 赤外カットフィルタ
29 パッド
41、41a、41b 通気部材
42、42a、42b 構造部材
43 貫通孔
44 挿嵌突起
45 挿嵌穴
50 プリント基板
51 クリームハンダ
100 固体撮像装置
200 撮像装置
4 シール側壁
6 センサ基板
7 ボンディングワイヤ
8 キャビティ
9 外部接続端子
10 基板
11 パッド
21 受光部
22 画素
23 画素領域
24 周辺領域
25 カラーフィルタ
26 マイクロレンズアレイ
27 赤外カットフィルタ
29 パッド
41、41a、41b 通気部材
42、42a、42b 構造部材
43 貫通孔
44 挿嵌突起
45 挿嵌穴
50 プリント基板
51 クリームハンダ
100 固体撮像装置
200 撮像装置
Claims (9)
- 固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、
前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、
前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、
を有する固体撮像装置。 - 前記シール側壁は、前記通気部材及び前記構造部材を交互に2層以上積層して形成された請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記シール側壁は、前記通気部材の所定の位置に貫通孔を穿設し、前記構造部材の前記貫通孔の対応する位置に挿嵌突起を垂設し、その裏面に上段に載置された前記挿嵌突起を挿嵌する挿嵌穴を凹設し、前記通気部材と前記構造部材を交互に積層することにより形成された請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記通気部材は、シリコーンにより形成された請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記シリコーンは、ポーラスシリコーン又は放熱用シリコーンにより形成された請求項4に記載の固体撮像装置。
- 前記通気部材は、ナノファイバーにより形成された請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記通気部材は、光透過性部材の直下に配設された請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記シール側壁の前記通気部材及び前記構造部材の積層厚さは、0.2mm~2.0mmに形成された請求項1に記載の固体撮像装置。
- 固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を搭載するとともに前記固体撮像素子に配線接続された外部接続端子を有する基板と、
前記固体撮像素子を囲繞して前記基板上に通気部材及び構造部材を積層して形成されたシール側壁と、
前記シール側壁上に配設された光透過性部材と、
を有する固体撮像装置を有する電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023506989A JPWO2022196428A1 (ja) | 2021-03-15 | 2022-03-08 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021041693 | 2021-03-15 | ||
JP2021-041693 | 2021-03-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022196428A1 true WO2022196428A1 (ja) | 2022-09-22 |
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ID=83320487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/009942 WO2022196428A1 (ja) | 2021-03-15 | 2022-03-08 | 固体撮像装置及び電子機器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPWO2022196428A1 (ja) |
WO (1) | WO2022196428A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003103828A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光書き込みヘッドおよび樹脂レンズアレイ |
JP2012069851A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Sony Corp | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
WO2016031332A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | シャープ株式会社 | カメラモジュール |
WO2020111125A1 (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 京セラ株式会社 | 電子素子実装用基板、および電子装置 |
-
2022
- 2022-03-08 JP JP2023506989A patent/JPWO2022196428A1/ja active Pending
- 2022-03-08 WO PCT/JP2022/009942 patent/WO2022196428A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
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JP2003103828A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光書き込みヘッドおよび樹脂レンズアレイ |
JP2012069851A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | Sony Corp | 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置 |
WO2016031332A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | シャープ株式会社 | カメラモジュール |
WO2020111125A1 (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 京セラ株式会社 | 電子素子実装用基板、および電子装置 |
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