JP4940731B2 - 固体撮像装置および携帯用撮像機器 - Google Patents

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Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いた固体撮像装置に関し、より詳しくは、固体撮像素子の撮像面をガラス基板に対向させてこのガラス基板に接続した、いわゆるチップオンガラス（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）構造の固体撮像装置に関する。
上記のような固体撮像装置は、所要の端子が設けられたガラス基板と、該ガラス基板に対して撮像面のマイクロレンズが対向するよう配置されかつ前記ガラス基板の端子にＡｕバンプなどにより接続された矩形状の固体撮像素子とからなる。そして、固体撮像素子とガラス基板との間にエポキシ樹脂などの光硬化性の樹脂層を形成し接続の機械的強度を確保するとともに外部からのゴミの浸入を防止している。その際、シリコン樹脂などからなるマイクロレンズを前記樹脂層で充填すると、互いの屈折率が近似しているため、マイクロレンズの光学特性が損なわれる。そのため、マイクロレンズをガラス基板から所定の間隔をあけて対向させたうえで、マイクロレンズの設置領域を除く固体撮像素子とガラス基板との間に樹脂層を設けて密封空間を形成し、マイクロレンズをこの密封空間内に封止している。なお、この密封空間内には外気圧とほぼ同じ空気が封入されている（例えば特許文献１）。
特開平７−２３１０７４号公報
しかしながら、固体撮像装置の使用環境における温度変化、あるいは固体撮像素子が自ら発する熱の影響などにより、密封空間内に封止された空気が膨張または収縮すると、密封空間を形成している固体撮像素子、ガラス基板および樹脂層がいずれも硬い材料で構成されているため、これら各部材に無理な応力がかかるおそれがある。そうすると、ガラス基板や固体撮像素子に歪みが発生し光学特性が低下したり、場合によっては各部材が破損したりすることが懸念される。
したがって、本発明は、かかる歪みや破損が発生する心配の少ない固体撮像装置を実現することを目的とする。
本発明の固体撮像装置は、所要の端子が設けられたガラス基板と、該ガラス基板に対して撮像面のマイクロレンズが所定の間隔をあけて対向するよう配置されかつ前記ガラス基板の端子に接続された固体撮像素子とを備え、前記マイクロレンズを除く前記固体撮像素子と前記ガラス基板との間に絶縁性部材を充填して前記マイクロレンズを密封空間内に封止した固体撮像装置であって、前記絶縁性部材には前記密封空間内のエアの膨張、収縮にともない該エアが出入りする開口が設けられ、前記ガラス基板から前記固体撮像素子には前記開口を跨いで架設された弾性を有する膜が設けられ、該膜により前記密封空間内のエアを密封していることを特徴とする。
このようにすれば、絶縁性部材の開口が密封空間内のエアの膨張、収縮を許容可能に閉塞されているので、固体撮像装置の使用時に温度変化が生じて密封空間内のエアが膨張もしくは収縮しても、密封空間内のエアをこの開口から出入りさせることができ、ガラス基板や固体撮像素子が変形したり破損したりしにくくすることができる。また、この開口は閉塞されているので、マイクロレンズを封止する密封空間内にゴミなどが浸入するおそれがない。
なお、密封空間内のエアは、固体撮像装置の実際の使用時における外気環境に近い条件のものが好ましく、ゴミ等が極力排除された空気を、ほぼ外気圧と同じ圧力にて封止する。また、開口を閉塞する手段は、密封空間内のエアの出入りに対応できる必要があり、柔軟性のある膜で直接覆う他、例えばエアダンパーに連通させるなども考えられる。
また、前記絶縁性部材の開口は弾性を有する膜により閉塞されていてもよい。この場合、弾性を有する膜の伸縮により密封空間内のエアの膨張、収縮を許容できるようになり、簡単な構成でありながら撮像面周りの部材の変形や破損を効果的に防止できる。なお、弾性を有する膜としては、例えばフィルムやゴムなどの薄い柔軟性のある材料が好ましい。
また、開口の設け方としては、固体撮像素子の周縁全体を絶縁性部材で封止した後に絶縁性部材の一部に孔をあけるようにしてもよいし、また、全体を封止せず矩形状の固体撮像素子の周縁の一部分、例えば一辺のみ絶縁性部材を形成しないようにしてもよい。弾性を有する膜としては、形成、貼り付けが容易なよう、片面に粘着層が形成されたフィルムなどが好ましい。
本発明の他の固体撮像装置は、所要の端子が設けられたガラス基板と、該ガラス基板に対して撮像面のマイクロレンズが所定の間隔をあけて対向するよう配置されかつ前記ガラス基板の端子に接続された固体撮像素子とを備え、前記マイクロレンズを除く前記固体撮像装置と前記ガラス基板との間に絶縁性部材を充填して前記マイクロレンズを密封空間内に封止した固体撮像装置であって、少なくとも一部分が弾性を有する膜により囲まれたエア保持層が形成され、前記絶縁性部材には前記密封空間内のエアの膨張、収縮にともない該エアが出入りする開口が設けられ、前記密封空間は前記開口を介して前記エア保持層に連通していることを特徴とする。
このようにすれば、エア保持層は少なくとも弾性を有する膜で囲まれて構成されているので、この弾性膜の伸縮によりエア保持層の容積は増減可能となる。そしてこのエア保持層に密封空間が連通しているので、密封空間内のエアの膨張、収縮に応じてエア保持層の容積が増減可能となり、密封空間内のエアの膨張、収縮を許容できるようになる。また、エア保持層の体積を大きくとったり、弾性膜の伸縮率を大きくとったりすることにより、エア増減の許容量が大きくなり、ガラス基板や固体撮像素子の変形や破損の心配をより一層減らすことができる。
なお、エア保持層の具体的形成手段としては、たとえば片面の周縁に粘着層が形成されたフィルムを用い、このフィルムを所定量の空気を取り込みつつガラス基板に貼り付けることにより、少なくともガラス基板とこのフィルムとにより囲まれたエア保持層を形成する。
以上のように、本発明の固体撮像装置によれば、絶縁性部材の開口が密封空間内のエアの膨張、収縮を許容可能に閉塞されているので、固体撮像装置の使用時における温度変化によっても、撮像面周りの部材が変形したり破損したりしにくくなり、しかも撮像面にゴミが侵入する心配もなく、優れた性能の固体撮像装置を提供することができる。
本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置は、図１に示すような構成であり、１は所要の端子２が一主面に設けられたガラス基板、３はガラス基板１の一主面に搭載，配置されたＣＣＤもしくはＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子、４は固体撮像素子３の端子１２とガラス基板１の端子２との間を電気的に接続するたとえばＡｕ製バンプ、６は固体撮像素子３のマイクロレンズ５およびガラス基板１面間に密封空間７を形成する絶縁性部材としての封止樹脂層である。
ガラス基板１の端子２は、外部接続用電極２ａと、固体撮像素子３の端子１２にバンプ４を介して接続される電極２ｃと、これら両電極２ａ、２ｃとを接続する配線２ｂとからなる。
固体撮像素子３は、受光面にマイクロレンズ５を備えており、かつこのマイクロレンズ５の形成面を、ガラス基板１に対向させて搭載，配置してある。
封止樹脂層６の形成は、例えば光硬化性のエポキシ樹脂を供給し、ガラス基板側から紫外線などの光を照射することにより行う。封止樹脂層６と固体撮像素子３とガラス基板１とで密封空間７を形成し、マイクロレンズ５を封止している。また、封止樹脂層６は、固体撮像素子３を機械的に強固に固定するとともに、外部からのゴミの浸入を防止している。密封空間７内には、ゴミ等を極力排除した空気が、外気圧とほぼ等しい圧力にて封止されている。
本実施の形態では、固体撮像素子３全体を覆い所定の空気を取り込んだ状態でガラス基板１に貼り付けられたフィルム１０を設けることによりエア保持層８を形成しており、また、封止樹脂層６に貫通穴９を設けている。
フィルム１０は、固体撮像素子３の大きさよりも大きく形成された略矩形状のＰＥＴ等の材料からなり、固体撮像素子３を上面から覆う形で、かつ所定量の空気を取り込んでガラス基板１に外周部を貼り付け、エア保持層８を形成している。なお、フィルム１０の貼り付けは予め粘着面が形成された既製品を用いることにより容易にかつ強固に貼り付けできるが、エア保持層８に外部からゴミが浸入しないように、フィルム１０を貼り付けた後、フィルム１０の周縁に接着剤などのシール剤１１を形成して確実に密閉するのが好ましい。
貫通穴９は、図５に示すように、固体撮像素子３の周縁部に形成した封止樹脂層６の一カ所を貫通する形で設けられており、密封空間７とエア保持層８とを連通している。なお、貫通穴９は、封止樹脂層６のいずれか一部分が開口していればよく、例えば矩形状の固体撮像素子３の一辺のみ封止樹脂層を形成しないようにしてもよいし、固体撮像素子３の周縁の所定数カ所のみ封止樹脂層６を形成するようにしてもよい。
以上の構成の固体撮像装置では、フィルム１０の柔軟性によりエア保持層８は密封空間７内の気体の膨張、収縮を許容できるようになっている。そのため、固体撮像装置の使用時に温度変化が生じ、密封空間７内の空気が膨張または収縮しても、撮像面周りの部材（ガラス基板１および固体撮像素子３）が変形したり破損したりしにくくできる。また、エア保持層８は密封空間７と連通しており、外部空間とは遮断されているので、マイクロレンズ５を封止する密封空間７にゴミなどが侵入するおそれがない。
なお、本発明はもちろん、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その他、あらゆる用途に適用可能である。
エア保持層８は、開口９に連通していれば他にもあらゆる形態をとることができ、またあらゆる位置に設置可能である。
また、フィルム１０の面積を大きくすれば、エア保持層８の容積の変化量をより大きく確保することができ、密封空間７内の空気の膨張、収縮に対してより確実に対応できるようになる。逆に、エア保持層８を設けずに貫通穴９の開口をフィルム１０で閉塞するだけでも、フィルム１０の伸縮効果は発揮され、密封空間７内の空気の膨張、収縮に対応することができる。
また、貫通穴９は封止樹脂層６に穴を設ける構成に限らず、例えば封止樹脂層６を貫通するダクトを別途設けても良い。
本発明は、極めて小型で使用環境による温度変化が大きい各種携帯用撮像機器に内蔵される固体撮像装置として好適である。
本発明の実施の形態に係る固体撮像装置の断面図 図１のＡ−Ａ断面図 同実施の形態に係る固体撮像装置のガラス基板の端子側を示す平面図 同実施の形態に係る固体撮像装置の固体撮像素子の撮像面側を示す平面図 同実施の形態に係る固体撮像装置のフィルムを除いた状態を示す平面図
符号の説明
１ ガラス基板
２ 端子
３ 固体撮像素子
４ バンプ
５ マイクロレンズ
６ 封止樹脂層
７ 密封空間
８ エア保持層
９ 貫通穴
１０ フィルム
１１ シール剤
１２ 端子

Claims (2)

  1. 所要の端子が設けられたガラス基板と、該ガラス基板に対して撮像面のマイクロレンズが所定の間隔をあけて対向するよう配置されかつ前記ガラス基板の端子に接続された固体撮像素子とを備え、前記マイクロレンズを除く前記固体撮像素子と前記ガラス基板との間に絶縁性部材を充填して前記マイクロレンズを密封空間内に封止した固体撮像装置であって、
    前記絶縁性部材には前記密封空間内のエアの膨張、収縮にともない該エアが出入りする開口が設けられ、前記ガラス基板から前記固体撮像素子には前記開口を跨いで架設された弾性を有する膜が設けられ、該膜により前記密封空間内のエアを密封していることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 請求項１に記載の固体撮像装置を備えた携帯用撮像機器。
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