JP2013137487A - Optical filter member and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学フィルタ部材および撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an optical filter member and an imaging device.
例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子を有するカラー撮像装置等において、可視領域外の波長範囲に含まれる赤外線を遮断する部品として、ホウケイ酸ガラスの表面に光学膜が形成された構造を有する光学フィルタ部材が用いられてきた。カラー撮像装置等において、可視領域外の波長範囲に含まれる赤外線が撮像素子に入射されると、撮像の精度が低下するため、赤外線を遮断する光学フィルタが用いられている。光学フィルタにおける光学膜は、互いに屈折率の異なる２種類の光学層が例えば40〜50層に渡って交互に積層されたものであった。なお、撮像装置は、光学フィルタ部材に光を集めるレンズを有することがある。 For example, an optical filter member having a structure in which an optical film is formed on the surface of borosilicate glass as a part for blocking infrared rays included in a wavelength range outside the visible range in a color imaging device having an imaging element such as a CCD or CMOS Has been used. In a color imaging device or the like, when infrared rays included in a wavelength range outside the visible region are incident on the imaging element, an imaging filter is used, and thus an optical filter that blocks infrared rays is used. The optical film in the optical filter is obtained by alternately stacking, for example, 40 to 50 layers of two types of optical layers having different refractive indexes. Note that the imaging apparatus may include a lens that collects light on the optical filter member.
例えば、近年の撮像装置の薄型化に伴って、レンズと光学フィルタ部材との間の距離が狭まってきており、光学フィルタ部材における中央領域に入射される光と光学フィルタ部材における周辺領域に入射される光とで光の入射角の違いが大きくなってきている。光学膜を構成する光学層は、光の入射角の違いによって異なる光学特性を有するため、光の入射角の違いが撮像画像の質に影響を与える場合がある。特に、従来の光学膜のように、例えば40〜50層に渡って光学層が積層されている場合、この光の入射角の違いによる光学特性の変化は顕著となるため、光学膜を構成する光学層の積層数を低減させる必要がある。 For example, with the recent thinning of the imaging device, the distance between the lens and the optical filter member is narrowed, and the light incident on the central region of the optical filter member and the peripheral region of the optical filter member are incident. The difference in the incident angle of light is increasing. Since the optical layer constituting the optical film has different optical characteristics depending on the difference in the incident angle of light, the difference in the incident angle of light may affect the quality of the captured image. In particular, when the optical layer is laminated, for example, over 40 to 50 layers as in the conventional optical film, the change in the optical characteristics due to the difference in the incident angle of the light becomes remarkable, so that the optical film is configured. It is necessary to reduce the number of laminated optical layers.
また、光学フィルタ部材は、生産性等を考慮すると、紫外線レーザによる加工が可能な構造であることが望まれる。 Moreover, the optical filter member is desired to have a structure that can be processed by an ultraviolet laser in consideration of productivity and the like.
このように、今後、光学フィルタ部材は、光の入射角の違いによる光学特性の変化を低減させつつ紫外線レーザによる加工が可能であって生産性の向上されたものであることが求められる。 Thus, in the future, the optical filter member is required to be capable of being processed by an ultraviolet laser while reducing the change in the optical characteristics due to the difference in the incident angle of light, and to be improved in productivity.
本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、赤外線吸収ガラスから成る基体と、基体の表面に設けられた光学膜とを含んでいる。光学膜は、可視領域の光を透過させるとともに、200ｎｍから300ｎｍまでの波長範囲に含まれる光を透過させるものである。 An optical filter member according to one aspect of the present invention includes a base made of infrared absorbing glass and an optical film provided on the surface of the base. The optical film transmits light in the visible region and transmits light in the wavelength range from 200 nm to 300 nm.
本発明の他の態様による撮像装置は、上記構成の光学フィルタ部材と、光学フィルタ部材の下方に設けられた撮像素子とを含んでいるものである。 An imaging apparatus according to another aspect of the present invention includes the optical filter member having the above-described configuration and an imaging element provided below the optical filter member.
本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、赤外線吸収ガラスから成る基体と、基体の表面に設けられた光学膜とを含んでおり、光学膜が、可視領域の光と200ｎｍから300ｎｍまでの波長範囲に含まれる光とを透過させるものであることによって、従来の光学フィルタ部材に比べて光学膜を構成する光学層の積層数を低減させることができ光の入射角
の違いによる光学特性の変化を低減させつつ、紫外線レーザによる加工が可能なものとなり生産性に関しても向上されている。
An optical filter member according to one aspect of the present invention includes a base made of infrared absorbing glass and an optical film provided on the surface of the base, and the optical film has a light in the visible region and a wavelength of 200 nm to 300 nm. By transmitting light within the range, the number of optical layers constituting the optical film can be reduced compared to conventional optical filter members, and the optical characteristics change due to the difference in the incident angle of light. As a result, it is possible to process with an ultraviolet laser while improving the productivity.
本発明の他の態様による撮像装置は、上記構成の光学フィルタ部材を含んでいることによって、光学フィルタ部材において光の入射角の違いによる光学特性の変化が低減されており、撮像画像の質に関して向上されている。 Since the imaging device according to another aspect of the present invention includes the optical filter member having the above-described configuration, the change in optical characteristics due to the difference in the incident angle of light in the optical filter member is reduced, and the quality of the captured image is reduced. Has been improved.
以下、本発明の例示的な実施形態における光学フィルタ部材について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an optical filter member in an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の実施形態における光学フィルタ部材３を有する撮像装置の例について図１を参照して説明する。撮像装置は、素子搭載用部材１と、素子搭載用部材１に搭載された撮像素子２と、撮像素子２の上方に設けられた光学フィルタ部材３とを含んでいる。本実施形態における光学フィルタ部材３は、撮像装置に入射される光における特定の波長範囲の遮断を行うものである。 First, an example of an imaging apparatus having the optical filter member 3 in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The imaging device includes an element mounting member 1, an imaging element 2 mounted on the element mounting member 1, and an optical filter member 3 provided above the imaging element 2. The optical filter member 3 in the present embodiment blocks a specific wavelength range in light incident on the imaging device.
次に、本実施形態における光学フィルタ部材３の詳細について図２を参照して説明する。撮像装置におけるその他の構成については後述する。 Next, details of the optical filter member 3 in the present embodiment will be described with reference to FIG. Other configurations of the imaging apparatus will be described later.
光学フィルタ部材３は、基体31と、基体31の表面に設けられた光学膜32とを含んでいる。光学フィルタ部材３に入射される光の一部が光学膜32および基体31を透過する。 The optical filter member 3 includes a base 31 and an optical film 32 provided on the surface of the base 31. Part of the light incident on the optical filter member 3 passes through the optical film 32 and the base 31.
基体31は、赤外線吸収ガラスから成る。赤外線吸収ガラスは、図４（ａ）に示されているように、700ｎｍよりも大きい波長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているも
のであり、例えば青色透明のものである。なお、赤外線吸収ガラスは、400ｎｍ以上700以下の範囲に含まれる可視光を透過させて、200ｎｍ以上300以下の波長範囲に含まれる紫外線を遮断する。光の遮断とは、対象の波長範囲における最大の透過率が15％未満であることをいう。また、光の透過とは、対象の波長範囲における最大の透過率が15％以上であることをいう。
The base 31 is made of infrared absorbing glass. As shown in FIG. 4A, the infrared absorbing glass has a reduced transmittance of infrared rays included in a wavelength range larger than 700 nm, and is, for example, blue transparent. The infrared absorbing glass transmits visible light included in the range of 400 nm to 700 and blocks ultraviolet light included in the wavelength range of 200 nm to 300. The light blocking means that the maximum transmittance in a target wavelength range is less than 15%. In addition, light transmission means that the maximum transmittance in the target wavelength range is 15% or more.
基体31は、例えば、溶融状態の高純度なガラス原料をガラスの溶融温度よりも高い融点を有する金属から成る容器（好ましくは、不純物の溶け込み量が効果的に低減できるように、例えば白金（Ｐｔ）から成る容器）内に流し込んだ後、数日に渡って徐々に冷却し、
ブロック状に形成する。しかる後、所定の厚みおよび外形寸法に切断する。その後、アルミナ等から成る研磨材を用いてラップ研磨を行ない、さらにアルミナ，酸化セリウム等から成る研磨材を用いて光学研磨して、分割することで基体31とすることができる。このようにして作製することで、撮像素子に影響を及ぼすα線を発生する不純物が高純度のガラス原料に溶け込む量を低減させることができる。 なお、可視光を透過して赤外線を吸収するという特性を有する赤外線吸収ガラスとして、例えば酸化銅を含有する燐酸塩ガラスが広く知られている。これは、Ｃｕ２＋がＰ２Ｏ５成分を主とするガラスネットワークフォーマ中に存在した場合、可視光に吸収のある四配位よりも、波長800ｎｍ付近に吸収帯
を有する六配位をとりやすくなるためである。Ｐ２Ｏ５成分とＣｕ２＋のこのような関係により、可視光に対する透過性、赤外線に対する吸収性およびシャープなカット性を併せ持つガラスを得ることが可能になる。
The base 31 is made of, for example, a container made of a metal having a melting point higher than the melting temperature of glass (preferably platinum (Pt, for example) so as to effectively reduce the amount of impurities dissolved). ) And then gradually cooled over several days,
Form in blocks. Thereafter, it is cut into a predetermined thickness and outer dimensions. Thereafter, lapping is performed using an abrasive made of alumina or the like, and optical polishing is performed using an abrasive made of alumina, cerium oxide, or the like, and the substrate 31 is obtained by dividing. By manufacturing in this way, it is possible to reduce the amount of impurities that generate α-rays that affect the image sensor and dissolve in the high-purity glass material. In addition, as an infrared absorbing glass having a characteristic of transmitting visible light and absorbing infrared light, for example, phosphate glass containing copper oxide is widely known. This is because when Cu 2+ is present in a glass network former mainly composed of P 2 O 5, hexacoordination having an absorption band in the vicinity of a wavelength of 800 nm is more easily obtained than tetracoordination having absorption in visible light. It is to become. With such a relationship between the P 2 O 5 component and Cu 2+ , it becomes possible to obtain a glass having both visible light transmittance, infrared light absorption, and sharp cutting properties.
基体31は、例えば0.03ｍｍ以上0.5ｍｍ以下の範囲に含まれる厚みを有することが好ま
しい。0.03ｍｍ以上であることによって、基体31による赤外線吸収の効果を十分得ることができ、光学フィルタ部材３に斜めから入射した光に対して、赤外線領域での吸収特性を満足することができ、赤外領域の遮断特性を向上させることができる。また、基体31の強度も十分に得ることができる。基体31の厚みが0.5ｍｍ以下であることによって、薄型化
を図ることができ、撮像装置の低背化を実現できる。 なお、図４（ａ）に示されているように、基体31の反射率は、200ｎｍから1200ｎｍまでの範囲にわたって数パーセント程
度である。
The base 31 preferably has a thickness included in the range of 0.03 mm to 0.5 mm, for example. By being 0.03 mm or more, a sufficient effect of infrared absorption by the substrate 31 can be obtained, and absorption characteristics in the infrared region can be satisfied with respect to light incident on the optical filter member 3 from an oblique direction. The shut-off characteristic of the outer region can be improved. Further, the strength of the base 31 can be sufficiently obtained. When the thickness of the base 31 is 0.5 mm or less, the thickness can be reduced, and the height of the imaging device can be reduced. As shown in FIG. 4A, the reflectance of the substrate 31 is about several percent over the range from 200 nm to 1200 nm.
光学膜32は、屈折率が1.7以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層32ａおよび屈折
率が1.6以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層32ｂを、蒸着法またはスパッタリン
グ法等を用い、10〜30層に渡って順次交互に複数層積層することにより形成される。なお、後述するように、光学膜32は、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されることが好ましい。
The optical film 32 includes a high refractive index dielectric layer 32a made of a dielectric material having a refractive index of 1.7 or more and a low refractive index dielectric layer 32b made of a dielectric material having a refractive index of 1.6 or less by vapor deposition or sputtering. And is formed by sequentially laminating a plurality of layers over 10 to 30 layers. As will be described later, the optical film 32 is preferably formed by an ion beam assisted deposition method.
図４（ｂ）に示されているように、本実施形態の光学フィルタ部材３において、光学膜32は、従来の光学フィルタ部材の光学膜においては一般的に透過すると好ましくないとされている200ｎｍ以上300ｎｍ以下の波長範囲の紫外線の透過率が高められている。このことによって、製造時には、光学膜32を透過する紫外線レーザによって基体31に加工を施すことができる。なお、一般的に赤外線吸収ガラスは紫外線領域の光を遮断するため、撮像装置において用いられる際には、光学膜32を透過した紫外線は赤外線吸収ガラスから成る基体31によって遮断され、光学フィルタ３全体としては紫外線を遮断できるものとなっている。 As shown in FIG. 4B, in the optical filter member 3 of the present embodiment, the optical film 32 is 200 nm, which is generally undesirable when transmitted through an optical film of a conventional optical filter member. The transmittance of ultraviolet rays in the wavelength range of 300 nm or less is increased. Thus, at the time of manufacture, the substrate 31 can be processed by an ultraviolet laser that passes through the optical film 32. In general, since the infrared absorbing glass blocks light in the ultraviolet region, when used in an imaging apparatus, the ultraviolet light transmitted through the optical film 32 is blocked by the base 31 made of infrared absorbing glass, and the entire optical filter 3 is used. As it can block ultraviolet rays.
なお、本実施形態の光学フィルタ部材３において、紫外線領域の光が光学膜32を透過するように光学膜32の高屈折率誘電体層32ａおよび低屈折率誘電体層32ｂの積層数が設計されているため、図４（ｂ）に示されているように、赤外線領域の光の遮断は、光学膜32を単独で用いるには不十分である。しかしながら、本実施形態においては、図４（ａ）に示されているように、赤外線領域の光は赤外線吸収ガラスから成る基体31によっても透過が低減させているため、光学膜32だけでは遮断特性が不十分であったとしても、図４（ｃ）に示されているように、光学フィルタ部材３として700ｎｍを超える波長領域における最
大の透過率が15％以下である遮断特性を満たせば、所望の基準を満たす撮像装置の画像を得ることができる。
In the optical filter member 3 of the present embodiment, the number of stacked high refractive index dielectric layers 32a and low refractive index dielectric layers 32b of the optical film 32 is designed so that light in the ultraviolet region is transmitted through the optical film 32. Therefore, as shown in FIG. 4B, blocking of light in the infrared region is insufficient for using the optical film 32 alone. However, in this embodiment, as shown in FIG. 4A, the transmission of the light in the infrared region is also reduced by the base 31 made of infrared absorbing glass. If the optical filter member 3 satisfies the cutoff characteristic that the maximum transmittance in the wavelength region exceeding 700 nm is 15% or less, as shown in FIG. It is possible to obtain an image of an imaging device that satisfies the above criteria.
このような光学膜32に好適な屈折率が1.7以上の絶縁材料としては、例えば五酸化タン
タル，酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタンまたは酸化ジルコニウム等があり、屈折率が1.6以下の絶縁材料としては、例えば酸化珪素，酸化アルミニウム，フッ化ランタン
またはフッ化マグネシウム等がある。硬さまたは安定性等の機械的特性、および所望の光
学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、高屈折率誘電体層32ａとしては酸化チタンを、低屈折率誘電体層32ｂとしては酸化珪素を用いることが望ましい。
Examples of such an insulating material having a refractive index of 1.7 or more suitable for the optical film 32 include tantalum pentoxide, titanium oxide, niobium pentoxide, lanthanum oxide, and zirconium oxide. Examples include silicon oxide, aluminum oxide, lanthanum fluoride, and magnesium fluoride. From the viewpoint of mechanical properties such as hardness or stability, and optical properties such as refractive index necessary for providing a function as a desired optical filter, titanium oxide is used as the high refractive index dielectric layer 32a. It is desirable to use silicon oxide as the refractive index dielectric layer 32b.
なお、図５（ｂ）に示されているように、光学膜32は、レーザによる光学フィルタ部材３の加工が可能なように、紫外線の反射率に関して低減されている。 As shown in FIG. 5B, the optical film 32 is reduced in terms of ultraviolet reflectance so that the optical filter member 3 can be processed by a laser.
上述のように、光学膜32は、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されることが好ましい。イオンビームアシスト蒸着法は、成膜プロセスである真空蒸着法に陽イオンの照射を併用する真空蒸着法である。イオンビームアシスト法で使用する陽イオンは、例えばアルゴンからなる不活性ガスと酸素ガスからなる活性ガスとの両方を装置のイオン源に導入してプラズマとしたものから生成されたものが用いられる。 As described above, the optical film 32 is preferably formed by an ion beam assisted deposition method. The ion beam assisted vapor deposition method is a vacuum vapor deposition method in which cation irradiation is used in combination with a vacuum vapor deposition method that is a film forming process. As the cation used in the ion beam assist method, for example, one generated from a plasma obtained by introducing both an inert gas composed of argon and an active gas composed of oxygen gas into an ion source of the apparatus is used.
イオンビームアシスト蒸着法では、例えば基体31を真空蒸着装置内に設置した蒸着用ドーム内に配置し、光学的に良質な光学膜32を得るために、酸素欠乏を起こさないように十分に酸素を供給し、そして真空蒸着装置内を１×10-３Ｐａ程度の真空度に設定された状
態で陽イオンの照射を併用しながら真空蒸着が行なわれる。真空蒸着装置内にて光学膜32が形成される際の基体31の表面温度は、熱電対により基体31付近の温度を計測することにより管理され、電熱線ヒーター等を用いて温度範囲30〜350℃程度に保持される。しかる
後、基体31の主面の全面あるいはマスキングをして撮像素子に対向する所望の領域に、高屈折率誘電体層32ａと低屈折率誘電体層32ｂとを陽イオンの照射を併用しながら順次交互に合計10〜30層程度誘電体層を被着することにより、光学膜32を形成した光学フィルタ部材３となる母光学フィルタ部材が得られる。
In the ion beam assisted vapor deposition method, for example, the substrate 31 is placed in a vapor deposition dome installed in a vacuum vapor deposition apparatus, and in order to obtain an optically good optical film 32, oxygen is sufficiently added so as not to cause oxygen deficiency. Then, vacuum deposition is performed while using cation irradiation in a state where the degree of vacuum is set to about 1 × 10 −3 Pa in the vacuum deposition apparatus. The surface temperature of the substrate 31 when the optical film 32 is formed in the vacuum deposition apparatus is managed by measuring the temperature in the vicinity of the substrate 31 with a thermocouple, and a temperature range of 30 to 350 using a heating wire heater or the like. It is kept at about ℃. Thereafter, the high refractive index dielectric layer 32a and the low refractive index dielectric layer 32b are used in combination with cation irradiation on the entire main surface of the substrate 31 or in a desired region facing the imaging device by masking. By sequentially applying a total of about 10 to 30 dielectric layers alternately, a mother optical filter member to be the optical filter member 3 on which the optical film 32 is formed is obtained.
陽イオンが真空中を飛来する蒸着物質の気体分子に衝突することによって、蒸着物質の気体分子が励起されて大きな運動エネルギーを得る。そして、この大きな運動エネルギーを得た蒸着物質の気体分子が被着材である基体31の表面に到達すると、被着材の表面の広い領域を移動するとともに、広い領域の移動に伴って被着材表面のより低いエネルギー状態にある場所を見つけ出す確率が大幅に増大するため、蒸着物質の分子同士が凝集することなく被着材の表面に均一に被着し、周辺に存在する蒸着原子同士が凝集して核を形成することなく緻密に充填した光学膜32を形成することができる。 When the cations collide with the gas molecules of the vapor deposition material flying in the vacuum, the gas molecules of the vapor deposition material are excited to obtain a large kinetic energy. Then, when the gas molecules of the vapor deposition material that have obtained this large kinetic energy reach the surface of the substrate 31 that is the adherend, it moves over a wide area of the surface of the adherend and adheres as the wide area moves. Since the probability of finding a place in a lower energy state on the surface of the material is greatly increased, the molecules of the deposited material are uniformly deposited on the surface of the deposited material without agglomeration, and the deposited atoms existing around The densely packed optical film 32 can be formed without agglomerating and forming nuclei.
なお、基体31の表面に直接形成される誘電体層は、ガラスとの密着性の高いＳｉ膜であると、基体31と光学膜32との密着性が向上するため好ましい。 また、赤外線吸収ガラスから成る基体31が比較的水分に対して弱いため、光学膜32は、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいることが好ましい。光学膜32がバリア層を含む構造の例としては、光学膜32の厚み方向の一部分がバリア層である構造、または光学膜32の厚み方向の全部がバリア層である構造がある。光学膜32の厚み方向の全部がバリア層であれば、光学膜32を通過して基体31の表面に水分が達する可能性がさらに低減されるため好ましい。 The dielectric layer directly formed on the surface of the substrate 31 is preferably a Si film having high adhesion to glass because adhesion between the substrate 31 and the optical film 32 is improved. Further, since the substrate 31 made of infrared absorbing glass is relatively weak against moisture, the optical film 32 preferably includes a barrier layer having a property that moisture cannot easily pass through. Examples of the structure in which the optical film 32 includes a barrier layer include a structure in which a part of the optical film 32 in the thickness direction is a barrier layer, or a structure in which the entire optical film 32 in the thickness direction is a barrier layer. If the entire thickness direction of the optical film 32 is a barrier layer, it is preferable because the possibility of moisture passing through the optical film 32 and reaching the surface of the substrate 31 is further reduced.
光学膜32の厚み方向の一部分がバリア層である構造の一つの例としては、図６に示されているように、光学膜32が耐水コート層32ｃを有している構造がある。すなわち、耐水コート層32ｃがバリア層である。耐水コート層32ｃは、赤外線吸収ガラスから成る基体31よりも水分に対して強い性質を有するものであって、例えばシリコーン系材料から成る。耐水コート層32ｃは、基体31の表面を保護するために、図６に示された例のように、基体31の表面に直接接していることが好ましい。 One example of a structure in which a part of the optical film 32 in the thickness direction is a barrier layer is a structure in which the optical film 32 has a water-resistant coating layer 32c as shown in FIG. That is, the water resistant coating layer 32c is a barrier layer. The water-resistant coating layer 32c has a stronger property against moisture than the base 31 made of infrared absorbing glass, and is made of, for example, a silicone material. The water-resistant coating layer 32c is preferably in direct contact with the surface of the base 31 as in the example shown in FIG. 6 in order to protect the surface of the base 31.
光学膜32の厚み方向の一部分がバリア層である構造の他の例としては、図３に示された構造において、複数の高屈折率誘電体層32ａおよび低屈折率誘電体層32ｂの一部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。複数の
高屈折率誘電体層32ａおよび低屈折率誘電体層32ｂの一部がアモルファス化されていることによって、水分が通りにくくなっている。
As another example of the structure in which a part of the optical film 32 in the thickness direction is a barrier layer, in the structure shown in FIG. 3, a part of a plurality of high refractive index dielectric layers 32a and low refractive index dielectric layers 32b. Is formed by an ion beam assisted deposition method to be amorphous. A part of the plurality of high-refractive index dielectric layers 32a and low-refractive index dielectric layers 32b are amorphized, so that it is difficult for moisture to pass therethrough.
なお、光学膜32の全体ではなく基体31の表面に近い部分のみイオンビームアシスト蒸着法によってバリア層を形成してその他の部分はイオンビームアシスト蒸着法を用いないようにすることで光学膜32の応力をより広い範囲で調整することができるようになり、基体31が薄くても反り難い光学フィルタ部材３実現することができる。この場合、バリア層は、150ｎｍ程度以上の厚みを有していると水分の透過を低減させやすくなる。 また、光
学膜32の厚み方向の全部がバリア層である構造の例としては、図３に示された構造において、複数の高屈折率誘電体層32ａおよび低屈折率誘電体層32ｂの全部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。
It should be noted that the barrier layer is formed only by the ion beam assisted deposition method in the portion close to the surface of the substrate 31 instead of the entire optical film 32, and the other portion of the optical film 32 is not used by the ion beam assisted deposition method. The stress can be adjusted in a wider range, and the optical filter member 3 that does not warp even when the base 31 is thin can be realized. In this case, if the barrier layer has a thickness of about 150 nm or more, it becomes easy to reduce moisture permeation. Further, as an example of the structure in which the entire thickness direction of the optical film 32 is a barrier layer, in the structure shown in FIG. 3, all of the plurality of high refractive index dielectric layers 32a and low refractive index dielectric layers 32b are formed. Some are formed by ion beam assisted deposition to be amorphous.
また、光学膜32の最外層については、アモルファス化されやすく耐候性の良いＳｉ膜を形成しておくと、外部から光学膜32内部への水分の侵入を受けにくくなるので、光学膜の光学特性が経時変化し難くなるのでより好ましい。 In addition, if the outermost layer of the optical film 32 is formed into a Si film that is easily amorphized and has good weather resistance, it becomes difficult for moisture to enter the optical film 32 from the outside. Is more preferable because it is difficult to change with time.
なお、イオンビームアシスト蒸着法で光学膜32を形成することによって、アモルファス化されやすいＳｉ膜だけでなく、その他の元素を用いた膜においてもアモルファス化しやすくなる。それによって、光学膜32としての水分透過性がより低下するので、光学膜32が水分に対してバリア層として働くようになるため一般的に耐水性の弱い赤外線吸収ガラスからなる基体の表面が水分と反応して発生する光の透過性の低下を防ぐことが可能なものとなり耐水信頼性に関して向上されている。 In addition, by forming the optical film 32 by the ion beam assisted deposition method, not only a Si film that is easily amorphized but also a film using other elements is easily amorphized. As a result, the water permeability of the optical film 32 is further reduced, so that the optical film 32 works as a barrier layer against moisture, so that the surface of the substrate generally made of an infrared absorbing glass having a weak water resistance is It is possible to prevent a decrease in light transmittance generated by the reaction with water, and the water resistance reliability is improved.
再び図３を参照して、光学フィルタ部材３は、例えばレーザ加工によって形成されたガラス質層34をさらに含んでいる。基体31の側面の一部分３ａが溶融凝固したガラス質層34による傾斜面となっているので、製造工程中で隣り合う光学膜32の側面同士が当たりにくく、光学膜32の破片が発生し難く、光学フィルタ部材３を撮像素子収納用パッケージに接着した場合に、光学フィルタ部材３から発生した異物によって撮像装置の画質を劣化させる可能性が低減されている。また、側面の他の一部分３ｂは両主面とほぼ垂直に形成されているので、光学フィルタ部材３を取り付ける際に位置合わしやすい。 Referring to FIG. 3 again, the optical filter member 3 further includes a vitreous layer 34 formed by, for example, laser processing. Since the part 3a of the side surface of the substrate 31 is an inclined surface formed by the melted and solidified glassy layer 34, the side surfaces of the adjacent optical films 32 are difficult to touch each other in the manufacturing process, and fragments of the optical film 32 are not easily generated. When the optical filter member 3 is bonded to the image sensor housing package, the possibility that the image quality of the image pickup device is deteriorated by the foreign matter generated from the optical filter member 3 is reduced. Further, since the other part 3b of the side surface is formed substantially perpendicular to both the main surfaces, it is easy to align when attaching the optical filter member 3.
本実施形態の光学フィルタ部材３において、ガラス質層34の上端部が光学膜32の上面より突出していることによって、撮像装置作成の工程中等で光学フィルタ部材３の光学膜32側の内側エリアが外周部より低くなっているために異物が内側エリアに押し付けられる機会が減少するので、内側エリアでの異物付着を減少させることができる。 In the optical filter member 3 of the present embodiment, the upper end portion of the vitreous layer 34 protrudes from the upper surface of the optical film 32, so that the inner area on the optical film 32 side of the optical filter member 3 is formed during the process of creating the imaging device. Since it is lower than the outer peripheral portion, the chance of foreign matter being pressed against the inner area is reduced, so that foreign matter adhesion in the inner area can be reduced.
本実施形態における光学フィルタ部材３は、赤外線吸収ガラスから成る基体31と、基体31の表面に設けられた光学膜32とを含んでおり、光学膜32が、可視領域の光と200ｎｍ以
上300ｎｍ以下の波長範囲に含まれる光とを透過させるものであることによって、従来の
光学フィルタ部材に比べて光学膜32を構成する光学層の積層数を低減させることができ光の入射角の違いによる光学特性の変化を低減させつつ、紫外線レーザによる加工が可能なものとなり生産性に関しても向上されている。
The optical filter member 3 in the present embodiment includes a base 31 made of infrared absorbing glass, and an optical film 32 provided on the surface of the base 31, and the optical film 32 includes visible light and 200 nm to 300 nm. By transmitting light included in the wavelength range, the number of optical layers constituting the optical film 32 can be reduced as compared with the conventional optical filter member, and the optical depending on the difference in the incident angle of light. It is possible to process with an ultraviolet laser while reducing the change in characteristics, and the productivity is improved.
また、本実施形態の光学フィルタ部材３において、光学膜32が、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいる場合には、比較的水分に対して弱い性質を有する赤外線吸収ガラスから成る基体31の表面の劣化が低減されており、例えば光学膜32の剥がれ等が生じる可能性が低減されている。 Further, in the optical filter member 3 of the present embodiment, when the optical film 32 includes a barrier layer having a property of hardly allowing moisture to pass through, a substrate made of infrared absorbing glass having a relatively weak property to moisture. Deterioration of the surface of 31 is reduced, and for example, the possibility of peeling of the optical film 32 is reduced.
また、本実施形態の光学フィルタ部材３において、上記バリア層が、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されている場合には、アモルファス化されており、光学膜32にお
いて水分が透過する可能性が低減されている。
Further, in the optical filter member 3 of the present embodiment, when the barrier layer is formed by an ion beam assisted deposition method, the barrier layer is amorphized and the possibility of moisture permeating through the optical film 32 is reduced. ing.
また、本実施形態の光学フィルタ部材３において、バリア層が、基体31の表面上に設けられている場合には、基体31の表面の保護に関して向上されている。 Further, in the optical filter member 3 of the present embodiment, when the barrier layer is provided on the surface of the base 31, the protection of the surface of the base 31 is improved.
また、本実施形態における撮像装置は、上述の光学フィルタ部材３を含んでいることによって、光学フィルタ部材において光の入射角の違いによる光学特性の変化が低減されており、撮像画像の質に関して向上されている。 In addition, since the imaging apparatus according to the present embodiment includes the optical filter member 3 described above, the change in optical characteristics due to the difference in the incident angle of light in the optical filter member is reduced, and the quality of the captured image is improved. Has been.
以下、上述の撮像装置の素子搭載用部材１および撮像素子２についてさらに詳細に説明する。素子搭載用部材１は、基板11と、リード端子13を挟むように基板11に接合された枠体12とを含んでいる。 Hereinafter, the element mounting member 1 and the imaging element 2 of the above-described imaging apparatus will be described in more detail. The element mounting member 1 includes a substrate 11 and a frame body 12 joined to the substrate 11 so as to sandwich the lead terminal 13 therebetween.
基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），ムライト質焼結体，ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものである。 The substrate 11 is made of a ceramic such as an aluminum oxide sintered body (alumina ceramic), a mullite sintered body, a steatite sintered body, or an aluminum nitride sintered body.
基板11は、以下のようにして作製することができる。例えば基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤および可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法を用いて顆粒にする。次いで、この顆粒を所定の形状のプレス金型によりプレス成型して生成型体を作製し、生成型体を約1500℃の高温で焼成することにより基板11となる。なお、上記原料粉末を用いてグリーンシートを作製して、グリーンシートを金型等により打ち抜くなどして適当な大きさにすることで生成形体が得られる。複数のグリーンシートを積層して所定の厚みにしてもよい。 The substrate 11 can be manufactured as follows. For example, if the substrate 11 is made of an aluminum oxide sintered body, first, an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant are added to the raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. Then, a slurry is made, and this slurry is granulated using a conventionally known spray drying method. Next, this granule is press-molded with a press mold of a predetermined shape to produce a production mold body, and the production mold body is baked at a high temperature of about 1500 ° C. to form the substrate 11. A green sheet is produced using the above raw material powder, and the green sheet is punched out with a mold or the like to obtain an appropriate size. A plurality of green sheets may be laminated to a predetermined thickness.
この基板11の表面は、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、撮像素子２を搭載した際に傾きやゆがみが発生しにくくなるので好ましい。搭載部の外周部の、枠体が対向する部分も平坦にしておくと、枠体が傾くことなく接合され、その上に接着される光学フィルタ部材３も撮像素子７に対して傾くことがないので好ましい。 It is preferable to flatten the surface of the substrate 11 by lapping or the like so as to have a flatness of 20 μm or less because tilting and distortion are less likely to occur when the imaging device 2 is mounted. If the portion of the outer peripheral portion of the mounting portion facing the frame is also made flat, the frame is joined without tilting, and the optical filter member 3 bonded thereon is not tilted with respect to the image sensor 7. Therefore, it is preferable.
リード端子13は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金，銅（Ｃｕ）または銅合金等の金属から成るものである。気密信頼性の観点からは、基板11の熱膨張係数との差が小さい熱膨張係数を有するものが好ましく、基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、例えばＦｅ−42％Ｎｉ合金が好ましい。リード端子13の表面には、腐食防止や導電性の向上のために、ニッケルめっき層および金めっき層を順次被着させておくとよい。 The lead terminal 13 is made of metal such as Fe—Ni—Co alloy, Fe—Ni alloy, copper (Cu), or copper alloy. From the viewpoint of hermetic reliability, those having a small thermal expansion coefficient with respect to the thermal expansion coefficient of the substrate 11 are preferable. If the substrate 11 is made of an aluminum oxide sintered body, for example, Fe-42% Ni Alloys are preferred. A nickel plating layer and a gold plating layer may be sequentially deposited on the surface of the lead terminal 13 in order to prevent corrosion and improve conductivity.
リード端子13は、上記金属から成る板材を、金型を用いた打ち抜き加工により、枠の内周から内側に延出するように複数のリード端子が展開された形状のリードフレームを形成し、リードフレームを搭載基板に接続した後に枠を切り離すことにより複数のリード端子13となる。リードフレームは、エッチング加工により作製することもできる。金属板の上にリードフレーム形状のレジスト膜を形成して、例えばリード端子８ｃが銅から成る場合であれば、塩化第二鉄によりエッチングした後にレジスト膜を剥離することにより作製することができる。 The lead terminal 13 is a lead frame having a shape in which a plurality of lead terminals are expanded so as to extend inward from the inner periphery of the frame by punching a plate material made of the above metal using a die. A plurality of lead terminals 13 are obtained by separating the frame after connecting the frame to the mounting substrate. The lead frame can also be manufactured by etching. If a lead frame-shaped resist film is formed on a metal plate and the lead terminal 8c is made of copper, for example, the resist film can be prepared by etching with ferric chloride and then peeling off the resist film.
枠体12は、基板11と同様に酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），ムライト質焼結体，ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスか
ら成るものであり、搭載基板と同様の方法で作製することができる。枠体12と基板11とを同じ材料にすると、熱膨張係数が同じになるのでこれらの間に発生する熱応力がその間の接合材14またはリード端子13に加わりにくくなるので好ましい。
The frame 12 is made of ceramics such as an aluminum oxide sintered body (alumina ceramics), a mullite sintered body, a steatite sintered body, or an aluminum nitride sintered body, like the substrate 11, and is mounted on the mounting substrate. It can be produced by a method similar to that described above. It is preferable that the frame 12 and the substrate 11 are made of the same material because the thermal expansion coefficients are the same, so that it is difficult for thermal stress generated between them to be applied to the bonding material 14 or the lead terminal 13 therebetween.
枠体12の表面も、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、枠体12が搭載基板11に対して、また光学フィルタ部材３が枠体12に対して傾くことなく接合され、結果として光学フィルタ部材３が撮像素子２に対して傾かないように接着されるので好ましい。 If the surface of the frame body 12 is also flattened by lapping or the like to have a flatness of 20 μm or less, the frame body 12 is inclined with respect to the mounting substrate 11 and the optical filter member 3 is inclined with respect to the frame body 12. The optical filter member 3 is preferably bonded without being inclined with respect to the image pickup device 2 as a result.
リードフレームを間に挟んで基板11と枠体12を接合する接合材14は、ガラスまたは樹脂を用いることができる。ガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス，ＰｂＯ−ＳｉＯ系ガラス，ＢｉＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＰＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＢＯ−ＳｉＯ系ガラス等の低融点ガラスがある。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等がある。いずれの場合も、熱膨張係数を搭載基板や枠体と近いものとするために、例えば、シリカのような無機粉末等のフィラーを含有するものであってもよい。接合材が低融点ガラスである場合は、例えば、酸化鉛56〜66質量％、酸化硼素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％および酸化亜鉛１〜11質量％を含むガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムシリカ系化合物の粉末を４〜15質量％添加した粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して得たガラスペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により枠体の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約430℃の温度で焼成することによって枠体
に低融点ガラスを被着させる。この枠体を、搭載基板の上に低融点ガラスを下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で約470℃に加熱することで接合
材を再溶融させて搭載基板の上面と枠体の外周縁部に挟まれた各リード端子の周囲を接合材で覆い、冷却して低融点ガラスを固化させることにより枠体およびリード端子を搭載基板に強固に接合して撮像素子収納用パッケージを作製する。接合材が樹脂である場合は、例えば、ビスフェノールＡ型の液状エポキシ樹脂からなる主剤に対し、硬化剤としてテトラヒドロメチル無水フタル酸を外添加で10〜30質量％添加し、フィラーとしてシリカ粉末を外添加で30〜80質量％添加し、カーボンブラック等の着色剤、２−メトキシエタノール等の有機溶剤を添加混合して得られたエポキシ樹脂ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により枠体の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約60℃〜80℃の温度で溶剤を乾燥させ枠体に樹脂層を被着させる。この枠体を、搭載基板の上に接合材を下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で加熱してピーク温度約150℃で１時
間保持することにより、樹脂層を溶融させて搭載基板の上面と枠体の外周縁部に挟まれた各リード端子13の周囲を樹脂で覆った後に硬化させ、枠体12およびリード端子13が基板11に強固に接合されて素子搭載用部材１となる。
Glass or resin can be used as the bonding material 14 for bonding the substrate 11 and the frame body 12 with the lead frame interposed therebetween. Examples of the glass include low-melting glass such as PbO glass, PbO—SiO glass, BiO—SiO glass, PO—SiO glass, and BO—SiO glass. Examples of the resin include an epoxy resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, and a polyetherimide resin. In any case, in order to make the thermal expansion coefficient close to that of the mounting substrate or the frame, for example, it may contain a filler such as inorganic powder such as silica. When the bonding material is a low-melting glass, for example, a glass component containing 56 to 66% by mass of lead oxide, 4 to 14% by mass of boron oxide, 1 to 6% by mass of silicon oxide, and 1 to 11% by mass of zinc oxide, A glass paste obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent and solvent to a powder obtained by adding 4 to 15% by mass of a zirconium oxide silica-based compound powder as a filler is applied to the lower surface of the frame by a printing method such as a screen printing method. The low melting point glass is applied to the frame by printing and coating to a thickness and firing at a temperature of about 430 ° C. This frame is placed on the mounting board with the low melting point glass facing down, and the bonding material is remelted by heating to about 470 ° C with a heating device such as a tunnel-type atmosphere furnace or oven. The periphery of each lead terminal sandwiched between the upper surface of the frame and the outer peripheral edge of the frame is covered with a bonding material, and the frame and the lead terminal are firmly bonded to the mounting substrate by cooling and solidifying the low melting point glass, thereby imaging. An element storage package is produced. When the bonding material is a resin, for example, 10 to 30% by mass of tetrahydromethylphthalic anhydride is added as a curing agent to the main agent made of a liquid epoxy resin of bisphenol A type, and silica powder is added as a filler. The epoxy resin paste obtained by adding 30-80% by mass and adding a colorant such as carbon black and an organic solvent such as 2-methoxyethanol is mixed with the bottom surface of the frame by a printing method such as a screen printing method. The film is printed and applied to a predetermined thickness, and the solvent is dried at a temperature of about 60 ° C. to 80 ° C. to adhere the resin layer to the frame. The frame is placed on the mounting substrate with the bonding material facing down, heated by a heating device such as a tunnel type atmospheric furnace or oven, and held at a peak temperature of about 150 ° C. for 1 hour, thereby forming a resin layer. The periphery of each lead terminal 13 sandwiched between the upper surface of the mounting substrate and the outer peripheral edge of the frame body is covered with resin and cured, and the frame body 12 and the lead terminal 13 are firmly bonded to the substrate 11. The element mounting member 1 is obtained.
以上のようにして作製された素子搭載用部材１と光学フィルタ部材３との接合は、一般的に紫外線硬化型エポキシ樹脂もしくは熱硬化型エポキシ樹脂等から成る接着剤５を介して行なわれる。例えば接着剤５として熱硬化型エポキシ樹脂を用いる場合、従来周知のスクリーン印刷法またはディスペンス法等で接着剤５を素子搭載用部材１または光学フィルタ部材３に塗布し、互いに重ねあわせた後、90〜150℃の温度で60〜90分間加重し加熱す
ることによって行われる。 撮像素子２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等である。例えば銀粉末を含有するエポキシ樹脂から成る導電性接着剤によって撮像素子２を素子搭載用部材１の上面に接着して固定し、撮像素子２の電極と素子搭載用部材１の端子とを金などからなるボンディングワイヤ４で接続し、素子搭載用部材１の開口部を塞ぐように光学フィルタ部材３を接着剤５で素子搭載用部材１に接着することで撮像装置となる。
The element mounting member 1 manufactured as described above and the optical filter member 3 are generally bonded via an adhesive 5 made of an ultraviolet curable epoxy resin or a thermosetting epoxy resin. For example, when a thermosetting epoxy resin is used as the adhesive 5, the adhesive 5 is applied to the element mounting member 1 or the optical filter member 3 by a conventionally known screen printing method or dispensing method, etc. It is carried out by applying heating at a temperature of ˜150 ° C. for 60 to 90 minutes. The image sensor 2 is a CCD or a CMOS. For example, the imaging element 2 is bonded and fixed to the upper surface of the element mounting member 1 with a conductive adhesive made of an epoxy resin containing silver powder, and the electrodes of the imaging element 2 and the terminals of the element mounting member 1 are made of gold or the like. By connecting the optical filter member 3 to the element mounting member 1 with an adhesive 5 so as to close the opening of the element mounting member 1, the imaging device is obtained.
以下、光学フィルタ部材３の製造方法について図７を参照して説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the optical filter member 3 will be described with reference to FIG.
光学フィルタ部材３の製造方法は、図７（ａ）に示されているように、赤外線吸収ガラ
スから成る平板状の母基体31’の一方主面上に、高屈折率誘電体層32ａと低屈折率誘電体層32ｂとを交互に複数層積層して光学膜32を被着形成し、母光学フィルタ部材３’を形成する工程と、図７（ｂ）に示されているように外周部が枠体72に支持された粘着シート71に母光学フィルタ部材３’の他方主面を密着させて固定する工程と、図７（ｃ）に示されているように母光学フィルタ部材３’の光学膜32側に紫外線レーザを照射して走査することにより、母光学フィルタ部材３’に縦横に配列された複数の光学フィルタ部材領域に区分するような内面が溶融凝固したガラスに覆われた溝３ａ’を形成する工程と、図７（ｄ）に示されているように溝３ａ’に沿って母光学フィルタ部材３’を割断する工程とを含んでいる。これにより、隣同士の光学膜32が製造工程中でぶつかり合うことがないので、母光学フィルタ部材３’の一方主面上に光学膜32を形成した平板状の母光学フィルタ部材３’を粘着シート71に密着させて光学フィルタ部材３を作成しても、異物発生の少ない光学フィルタ部材３を作成することができる。
As shown in FIG. 7A, the method of manufacturing the optical filter member 3 includes a high refractive index dielectric layer 32a and a low low dielectric layer 32a on one main surface of a flat base 31 'made of infrared absorbing glass. A step of forming a mother optical filter member 3 'by depositing an optical film 32 by alternately laminating a plurality of refractive index dielectric layers 32b, and an outer peripheral portion as shown in FIG. A step of fixing the other main surface of the mother optical filter member 3 ′ to the adhesive sheet 71 supported by the frame body 72 and fixing the mother optical filter member 3 ′ as shown in FIG. A groove whose inner surface is covered with molten and solidified glass so as to be divided into a plurality of optical filter member regions arranged vertically and horizontally on the mother optical filter member 3 ′ by scanning the optical film 32 with an ultraviolet laser. Step of forming 3a ′ and mother light along the groove 3a ′ as shown in FIG. And a step of cleaving the filter member 3 '. As a result, the adjacent optical films 32 do not collide with each other in the manufacturing process, so that the flat-plate mother optical filter member 3 ′ having the optical film 32 formed on one main surface of the mother optical filter member 3 ′ is adhered. Even when the optical filter member 3 is formed in close contact with the sheet 71, the optical filter member 3 with less generation of foreign matter can be formed.
粘着シート71は、一般的に、支持シートと、その片側表面上に設けた粘着剤層の２層構造からなる。粘着シート71の厚さは特に限定されるものではないが、通常30〜300μｍで
あり、好ましくは50〜100μｍである。 粘着剤層用の粘着剤の感圧接着剤成分としては
、汎用の感圧接着剤を構成する化合物より選択することができ、例えばゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ポリエステル系、又はポリビニルエーテル系接着剤等を挙げることができる。場合によっては、感圧接着剤成分にレーザ光線の吸収率を高める吸収性付与剤を付与して粘着剤としてもよい。粘着剤層の厚みも特に限定されないが、通常１〜100μｍであり、好ましくは５〜50μｍである。
The pressure-sensitive adhesive sheet 71 generally has a two-layer structure of a support sheet and a pressure-sensitive adhesive layer provided on one surface of the support sheet. Although the thickness of the adhesive sheet 71 is not specifically limited, Usually, it is 30-300 micrometers, Preferably it is 50-100 micrometers. The pressure-sensitive adhesive component of the pressure-sensitive adhesive for the pressure-sensitive adhesive layer can be selected from compounds constituting general-purpose pressure-sensitive adhesives, such as rubber-based, acrylic-based, silicone-based, urethane-based, polyester-based, or A polyvinyl ether type adhesive agent etc. can be mentioned. In some cases, a pressure-sensitive adhesive component may be provided with an absorptivity imparting agent that enhances the absorption rate of the laser beam to form a pressure-sensitive adhesive. The thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited, but is usually 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm.
枠体72は通常、位置決めするための直線部または溝が外周に形成されたリング状をしており、粘着シート71を介して母光学フィルタ部材３’を位置決めして工程を異物の発生を防ぎながら、量産性または再現性良く進めるための目的で使用するジグであり、0.5ｍｍ
〜１ｍｍ程度の金属板をエッチング加工で形成する場合が多い。使用量が多い場合は、金型を作り、熱可塑性樹脂で射出成型して作成しても良い。
The frame body 72 is generally in the form of a ring with a linear portion or groove for positioning positioned on the outer periphery, and the mother optical filter member 3 ′ is positioned via the adhesive sheet 71 to prevent the generation of foreign matter. However, it is a jig used for the purpose of mass production or reproducibility, 0.5 mm
In many cases, a metal plate of about 1 mm is formed by etching. If the amount used is large, a mold may be made and injection molded with a thermoplastic resin.
支持シート上に粘着剤層を形成して粘着シート71としたものを枠体72に粘着剤層によって接着し、その中央に母光学フィルタ部材３’を粘着剤層に貼り付けることで、レーザ加工工程を異物の発生を防ぎながら、量産性または再現性良く進めることができる様になる。 By forming a pressure-sensitive adhesive layer on the support sheet and forming the pressure-sensitive adhesive sheet 71, the frame 72 is bonded with the pressure-sensitive adhesive layer, and the mother optical filter member 3 'is attached to the pressure-sensitive adhesive layer at the center to perform laser processing. The process can proceed with good mass productivity or reproducibility while preventing the generation of foreign matters.
レーザ装置は、波長および位相が揃った光を発生させる装置であり、本実施形態では、266ｎｍの紫外線波長を持つレーザを用いて加工をおこなった。紫外線レーザを用いた場
合にはスポット径を20μｍ程度以下に絞ることができるので、レーザを当てた部分の周囲への影響が小さい。
The laser device is a device that generates light having a uniform wavelength and phase, and in this embodiment, processing is performed using a laser having an ultraviolet wavelength of 266 nm. When an ultraviolet laser is used, the spot diameter can be reduced to about 20 μm or less, so that the influence on the periphery of the portion irradiated with the laser is small.
本実施形態で用いられるレーザダイシング装置では、枠体72に粘着シート71を介して固定した赤外線吸収ガラスから成る母光学フィルタ部材３’の上面の光学膜32に対し焦点が合うようレーザ光線を照射し、母光学フィルタ部材３’に溝３ａ’を形成する。光学膜32を透過した紫外線レーザのエネルギーは、母光学フィルタ部材３’の表面部において熱に変換されて母光学フィルタ部材３’の表面部の一部を溶かす。光学膜32は、母光学フィルタ部材３’の表面部において発生した熱によって部分的に蒸発される。 In the laser dicing apparatus used in the present embodiment, a laser beam is irradiated so that the optical film 32 on the upper surface of the mother optical filter member 3 ′ made of infrared absorbing glass fixed to the frame body 72 via the adhesive sheet 71 is focused. Then, the groove 3a ′ is formed in the mother optical filter member 3 ′. The energy of the ultraviolet laser beam that has passed through the optical film 32 is converted into heat at the surface portion of the mother optical filter member 3 ′ and melts a part of the surface portion of the mother optical filter member 3 ′. The optical film 32 is partially evaporated by the heat generated on the surface portion of the base optical filter member 3 '.
266ｎｍの紫外線レーザはスポット径を20μｍ程度に絞ることができ、また赤外線吸収
ガラスを透過しないので、粘着シート71に熱の影響を与えることが無く、高精度な寸法加工を行うことができる。また、光学膜32と基体31が側面の一部分３ａで溶着して一体のガラス質層34となっていることで、側面からの水分の浸入を阻止するので光学特性の径時変化が少ない構造となっているが、ガラス質層34は紫外線レーザ加工によって短時間で形成
されることでアモルファス層となっており、側面からの水分の浸入を阻止する効果がより高くなっている。
The 266 nm ultraviolet laser can reduce the spot diameter to about 20 μm and does not transmit through the infrared absorbing glass, so that the adhesive sheet 71 is not affected by heat and high-precision dimensional processing can be performed. Further, the optical film 32 and the base 31 are welded at the side portion 3a to form an integral vitreous layer 34, so that moisture can be prevented from entering from the side surface, so that there is little change in optical characteristics over time. However, the vitreous layer 34 is an amorphous layer formed by ultraviolet laser processing in a short time, and has a higher effect of preventing moisture from entering from the side surface.
次に、粘着シート71の裏面からそれぞれの溝３ａ’の真下を押し上げることで、母光学フィルタ部材３’を割断し光学フィルタ部材３とする。 Next, the base optical filter member 3 ′ is cleaved to form the optical filter member 3 by pushing up directly below the respective grooves 3 a ′ from the back surface of the adhesive sheet 71.
次に、粘着シート71の裏面から紫外線光を当てることで、粘着シート71を硬化させ、粘着性を低下させ、光学フィルタ部材３をピックアップすることで、光学フィルタ部材３を作製することができる。 Next, the optical filter member 3 can be produced by applying the ultraviolet light from the back surface of the adhesive sheet 71 to cure the adhesive sheet 71, reducing the adhesiveness, and picking up the optical filter member 3.
なお、本実施形態における光学フィルタ部材３は、図８に示されているように、基体31の下面に設けられた第２の光学膜33（具体的には、反射防止膜33）を有するものであってもよい。反射防止膜33は、素子搭載用部材１または撮像素子２によって上方へ反射された光が光学フィルタ部材３の下面で下方へ反射されて撮像素子２にノイズとして入射されることを低減させるために設けられる。このように、反射防止膜33は、入射される光の反射量を低減させるものである。 Note that the optical filter member 3 in this embodiment has a second optical film 33 (specifically, an antireflection film 33) provided on the lower surface of the base 31, as shown in FIG. It may be. The antireflection film 33 is for reducing the light reflected upward by the element mounting member 1 or the image sensor 2 from being reflected downward by the lower surface of the optical filter member 3 and entering the image sensor 2 as noise. Provided. As described above, the antireflection film 33 reduces the reflection amount of incident light.
この反射防止膜33は、例えば屈折率が１．７以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層および例えば屈折率が１．６以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層を、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて数層順次交互に積層することによって形成される。 The antireflection film 33 includes, for example, a high refractive index dielectric layer made of a dielectric material having a refractive index of 1.7 or more and a low refractive index dielectric layer made of a dielectric material having a refractive index of 1.6 or less. It is formed by laminating several layers one after the other by vapor deposition or sputtering.
このような反射防止膜33に好適な屈折率が１．７以上の絶縁材料としては、例えば五酸化タンタル，酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタンまたは酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が１．６以下の絶縁材料としては、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム，フッ化ランタンまたはフッ化マグネシウム等がある。硬さまたは安定性などの機械的特性、および所望の光学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、高屈折率誘電体層としては酸化チタンを、低屈折率誘電体層としては酸化珪素が望ましい。 As the insulating material having a refractive index of 1.7 or more suitable for the antireflection film 33, for example, tantalum pentoxide, titanium oxide, niobium pentoxide, lanthanum oxide, zirconium oxide, or the like is used, and the refractive index is 1. Examples of the insulating material of 6 or less include silicon oxide, aluminum oxide, lanthanum fluoride, and magnesium fluoride. From the mechanical properties such as hardness or stability, and the optical properties such as refractive index required to give the function as a desired optical filter, titanium oxide is used as the high refractive index dielectric layer, and low refractive index Silicon oxide is desirable as the dielectric constant layer.
なお、赤外線吸収ガラスから成る基体31が比較的水分に対して弱いため、反射防止膜33は、第１の光学膜32と同様、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいることが好ましい。仮に反射防止膜33がバリア層を有さない場合は、光学フィルタ部材３を素子搭載用部材１に接合する前の工程において基体31が水分によって劣化する可能性があるため、反射防止膜33がバリア層を含んでいることが好ましい。 Since the base 31 made of infrared absorbing glass is relatively weak against moisture, the antireflection film 33 preferably includes a barrier layer having a property of preventing moisture from passing through like the first optical film 32. . If the antireflection film 33 does not have a barrier layer, the base 31 may be deteriorated by moisture in the step before the optical filter member 3 is bonded to the element mounting member 1. A barrier layer is preferably included.
反射防止膜33がバリア層を含む構造の例としては、反射防止膜33の厚み方向の一部分がバリア層である構造、または反射防止膜33の厚み方向の全部がバリア層である構造がある。反射防止膜33の厚み方向の全部がバリア層であれば、反射防止膜33を通過して基体31の表面に水分が達する可能性がさらに低減されるため好ましい。 Examples of the structure in which the antireflection film 33 includes a barrier layer include a structure in which a part of the antireflection film 33 in the thickness direction is a barrier layer, or a structure in which the entire thickness direction of the antireflection film 33 is a barrier layer. If the entire thickness direction of the antireflection film 33 is a barrier layer, it is preferable because the possibility of moisture passing through the antireflection film 33 and reaching the surface of the substrate 31 is further reduced.
反射防止膜33の厚み方向の一部分がバリア層である構造の一つの例としては、第１の光学膜32と同様、反射防止膜33が耐水コート層を有している構造がある。すなわち、耐水コート層がバリア層である。耐水コート層は、赤外線吸収ガラスから成る基体31よりも水分に対して強い性質を有するものであって、例えばシリコーン系材料から成る。耐水コート層は、基体31の表面を保護するために、基体31の表面に直接接していることが好ましい。 As an example of a structure in which a part of the antireflection film 33 in the thickness direction is a barrier layer, there is a structure in which the antireflection film 33 has a water-resistant coating layer, like the first optical film 32. That is, the water resistant coating layer is a barrier layer. The water-resistant coating layer has a stronger property against moisture than the base 31 made of infrared absorbing glass, and is made of, for example, a silicone material. The water-resistant coating layer is preferably in direct contact with the surface of the substrate 31 in order to protect the surface of the substrate 31.
反射防止膜33の厚み方向の一部分がバリア層である構造の他の例としては、複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層一部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の一部がアモルファス化されていることによって、水分が通りにくくなっている。 As another example of the structure in which a part of the antireflection film 33 in the thickness direction is a barrier layer, a plurality of high-refractive index dielectric layers and a part of the low-refractive index dielectric layers are formed by ion beam assisted vapor deposition. There is something that has become. A part of the plurality of high-refractive index dielectric layers and low-refractive index dielectric layers is made amorphous, so that it is difficult for moisture to pass therethrough.
また、光学膜32の厚み方向の全部がバリア層である構造の例としては、複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の全部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。 In addition, as an example of a structure in which the optical film 32 is entirely a barrier layer, a plurality of high-refractive index dielectric layers and low-refractive index dielectric layers are all formed by ion beam assisted deposition to be amorphous. There is something that has been.
本実施形態における光学フィルタ部材３において、基体31の下面に設けられた第２の光学膜33（具体的には、反射防止膜33）が、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいる場合には、例えば光学フィルタ部材３を素子搭載用部材１に接合する前の工程において、比較的水分に対して弱い性質を有する赤外線吸収ガラスから成る基体31の表面の劣化が低減されており、例えば反射防止膜33の剥がれ等が生じる可能性が低減されている。 In the optical filter member 3 according to the present embodiment, the second optical film 33 (specifically, the antireflection film 33) provided on the lower surface of the base 31 includes a barrier layer having a property that moisture cannot easily pass through. In this case, for example, in the step before the optical filter member 3 is joined to the element mounting member 1, deterioration of the surface of the base 31 made of infrared absorbing glass having a relatively weak property against moisture is reduced. For example, the possibility of peeling off of the antireflection film 33 is reduced.
１・・・・・素子搭載用部材
２・・・・・撮像素子
３・・・・・光学フィルタ部材
31・・・・・基体
32・・・・・光学膜
32ａ・・・・高屈折率誘電体層
32ｂ・・・・低屈折率誘電体層
34・・・・・ガラス質層
４・・・・・ボンディングワイヤ
５・・・・・接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Member for element mounting 2 ... Imaging element 3 ... Optical filter member
31 ・ ・ ・ ・ ・ Substrate
32 ・ ・ ・ ・ ・ Optical film
32a ... High refractive index dielectric layer
32b ・ ・ ・ ・ Low refractive index dielectric layer
34: Glass layer 4: Bonding wire 5: Adhesive
Claims (5)
該基体の表面に設けられた光学膜とを備えており、
該光学膜が、可視領域の光と200ｎｍ以上300ｎｍ以下の波長範囲に含まれる光とを透過させることを特徴とする光学フィルタ部材。 A substrate made of infrared absorbing glass;
An optical film provided on the surface of the substrate,
An optical filter member, wherein the optical film transmits light in a visible region and light in a wavelength range of 200 nm to 300 nm.
該光学フィルタ部材の下方に設けられた撮像素子とを備えていることを特徴とする撮像装置。 The optical filter member according to claim 1,
An imaging device comprising: an imaging device provided below the optical filter member.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2012054548A JP2013137487A (en) | 2011-11-29 | 2012-03-12 | Optical filter member and imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2011260290 | 2011-11-29 | ||
| JP2011260290 | 2011-11-29 | ||
| JP2012054548A JP2013137487A (en) | 2011-11-29 | 2012-03-12 | Optical filter member and imaging apparatus |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015035491A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | セイコーインスツル株式会社 | Optical semiconductor device and process of manufacturing the same |
| JP2017228729A (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | 京セラ株式会社 | Lid, package for housing image pickup device, image pickup apparatus, and method for manufacturing lid |
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