説明

光学装置

【課題】小型の撮像装置1を提供する。
【解決手段】撮像装置1は、主面20Sに撮像素子22が形成された撮像素子チップ20と、撮像素子22を気密封止する封止部材10と、撮像素子チップ20と封止部材10とを接合する接着剤31からなる接着部30と、を具備し、気密封止部に、はみだした接着剤31が主面20S方向よりも前記封止部材10の枠部12に沿って主面垂直方向に広がっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、封止部材が光学素子チップに接着部により接合され、光学素子形成領域が気密封止された光学装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特開平7−202152号公報には、撮像素子チップの受光領域に気密封止部を設けた固体撮像装置が開示されている。受光領域に配設されたマイクロレンズは、気密封止部により機能が損なわれることがない。
【0003】
また、特開2003−92394号公報には、気密封止部を形成するために撮像素子チップにシールカバーを接着剤で接着するときに、接着剤が受光領域に侵入するのを防止するために、溝部を形成することが開示されている。
【0004】
しかし、溝部の形成には機械的手法が用いられるため、応力による不具合等が発生するおそれがあり、また溝部形成領域を確保する必要があるため撮像装置の外寸が大きくなるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平7−202152号公報
【特許文献2】特開2003−92394号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の実施形態は、小型の光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態の光学装置は、主面に光学素子が形成された光学素子チップと、前記光学素子を気密封止する、額縁状の枠部と透明平板部とからなる封止部材と、前記光学素子チップと前記封止部材とを接合する接着剤からなる接着部と、を具備し、気密封止部に、はみだした前記接着剤が、主面方向よりも前記枠部に沿って主面垂直方向に広がっている。
【発明の効果】
【0008】
本発明の実施形態によれば、小型の光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第1実施形態の撮像装置の斜視図である。
【図2】第1実施形態の撮像装置の上面図である。
【図3】第1実施形態の撮像装置の断面図である。
【図4】第1実施形態の撮像装置の部分断面図である。
【図5】第1実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための部分断面図である。
【図6】第2実施形態の撮像装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<第1実施形態>
最初に、図面を参照して本発明の第1実施形態の光学装置である撮像装置1について説明する。
【0011】
図1〜図3に示すように、撮像装置1は、光学素子チップである撮像素子チップ20と、封止部材10と、撮像素子チップ20と封止部材10とを接合する接着部30と、を具備する。
【0012】
撮像素子チップ20の主面20Sの受光領域には、光学素子であるCCDまたはCMOS型等の固体撮像素子22が形成され、固体撮像素子22の上には複数のマイクロレンズ23からなるマイクロレンズアレイが配設されている。また撮像素子チップ20の主面20Sの端面近傍には、外部との電気的接続を得るための複数のパッド電極21が配置されている。
【0013】
受光領域を気密封止する封止部材10は、額縁状の枠部12と透明平板部11とからなる。なお、枠部12と透明平板部11とは一体の透明部材であってもよい。
【0014】
そして、図4に示すように、撮像装置1では、接着剤からなる接着部30の一部は、封止部材10と撮像素子チップ20との接合面から、はみ出しているが、気密封止部にはみだした接着剤は、主面方向よりも枠部に沿って主面垂直方向に広がっている。すなわち、図4において、(DV>DH)である。
【0015】
このため、はみ出した接着剤が、受光領域に侵入し撮像素子22の機能またはマイクロレンズ23の機能を阻害することがない。そして、撮像装置1は、接合面から、はみ出した接着剤の方向等を規制する溝部等が形成されていないので小型である。
【0016】
次に、図5(A)〜図5(D)を用いて撮像装置1の製造方法について説明する。
<撮像素子チップ作製>
最初に、主面20Sの略中央部に撮像素子22が形成された撮像素子チップ20が準備される。撮像素子チップ20はシリコン等の半導体からなり、撮像素子22は公知の半導体形成手法により形成される。さらに撮像素子22からの配線(不図示)を介して、銅等の導体からなるパッド電極21が形成される。
【0017】
<封止部材作製>
枠基板12Wが準備される。枠基板12Wは、平板状であり複数の封止部材に加工される。枠基板12Wの材料としては、硬質であり、水分の透過性の低い材料が好ましく、例えば、シリコンに代表される半導体、ガラスに代表されるセラミックス、または、各種金属を用いることができる。枠基板12Wの材料としては、加工性およびコスト等の観点からシリコンが特に好ましい。
【0018】
枠基板12Wには、複数の凹部が形成される。凹部を形成する方法は公知の各種手法を用いることができる。例えば、凹部形成領域を除く枠基板12Wの主面にフォトリソグラフィ法によりレジスト膜をパターニングする。そして、パターンレジスト膜を保護膜として、サンドブラスト法、フッ酸等の溶液を用いた湿式エッチング法、または四フッ化炭素ガス等を用いたドライエッチング法により、所望の深さの凹部を形成できる。ここで、凹部の深さは、撮像素子チップ20上のマイクロレンズ23の高さよりも大きくする。凹部を形成後にレジスト膜を除去することで、複数の凹部が形成された枠基板12WAが得られる。
【0019】
次に凹部が形成された枠基板12WAの凹部形成面と透明部材からなる透明基板11Wとが、接合され、封止部材基板10Wが作成される。
【0020】
透明基板11Wの材料としては、撮像に必要な透過率および分光透過特性を有するガラス、石英またはサファイア等を用いることができ、コストおよび加工性等の観点からガラスを用いることが好ましい。
【0021】
そして封止部材基板10Wを凹部形成面と反対側から、凹部が露出するまで研磨加工した後、所定の大きさに切断することにより、図5(A)に示す枠部12を有する封止部材10が作製される。
【0022】
<親水化処理>
図5(B)に示すように、枠部12の少なくとも内面12Sに親水化処理が行われる。親水化処理としては、水ガラスなどを主成分としたシリカ系皮膜を設ける方法、例えばポリビニルアルコール、尿素系樹脂、もしくはフッ素系樹脂等の親水性樹脂を塗布する方法、プラズマ処理、またはコロナ処理を用いることができる。
【0023】
親水化処理された内面12Sの水または接着剤との接触角θ12w、θ12aは、撮像素子チップ20の主面20Sの水または接着剤との接触角θ20w、θ20aよりも小さく、例えば、70度以下であり、好ましくは50度以下である。接触角θ12w、θ12a、θ20w、θ20aは、JIS R3257−6に準拠した静滴法により、接触角計で測定される。
【0024】
親水化処理された内面12Sの水および接着剤31との接触角θ12w、θ12aが、前記範囲以下であれば、撮像素子チップ20と封止部材10との接合時に、気密封止部に、はみだした接着剤が、主面方向よりも枠部に沿って主面垂直方向に広がる。
【0025】
また親水化処理された内面12Sの接触角θ12w、θ12aと、主面20Sの接触角θ20w、θ20aと、の差は、例えば10度以上であり、好ましくは30度以上である。接触角差が前記範囲以上であれば、撮像素子チップ20と封止部材10との接合時に、気密封止部に、はみだした接着剤が、主面方向よりも枠部に沿って主面垂直方向に広がる。
【0026】
なお、封止部材基板10Wの状態で親水化処理を行ってもよい。
【0027】
<接着剤塗布>
図5(C)に示すように、枠部12の接合面に接着剤31が塗布される。接着剤31は、紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂が用いられる。接着剤31は硬化前にはゲル状である。接合強度および耐湿特性の観点から、接着剤31はエポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂が好ましい。なお、未硬化の接着剤31は、例えば極性基を有するため、親水性である。
【0028】
<接合>
図5(D)に示すように、枠部12が撮像素子チップ20に接着剤31を介して接合される。枠部12の内部を確実に気密封止するために、接着剤31は過剰量を塗布する必要がある。このため、ゲル状の接着剤31は、接合面からはみ出して撮像素子チップ20の主面20Sにも広がる。
【0029】
撮像装置1では枠部12の内面12Sが親水化処理されているため、気密封止部側にはみ出した親水性の接着剤31は、界面張力差により、主面方向よりも、枠部12に沿って主面垂直方向に大きく広がる。すなわち、撮像素子チップ20の主面20Sは、親水化処理された内面12Sよりも接着剤に濡れにくい。
【0030】
<硬化処理>
接着剤31の硬化処理、すなわち熱処理または紫外線照射処理等が行われる。
【0031】
以上の説明のように、撮像装置1は、接着剤31が気密封止部に大きくはみ出すことがないため、小型化が可能である。
【0032】
なお、撮像装置1の製造方法としては、多数の撮像素子チップ20が形成された撮像素子ウエハに対して、複数の枠部12または封止部材基板を接合し、その後、個々の撮像装置1に個片化してもよい。
【0033】
<第2実施形態>
次に、図面を参照して本発明の第2実施形態の撮像装置1Aについて説明する。撮像装置1Aは、第1実施形態の撮像装置1と類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【0034】
図6に示すように、撮像装置1Aでは、封止部材10Aは、透明平板と枠部とが一体の透明材料により構成されている。封止部材10Aは、例えば、第1実施形態の枠部12と類似した方法により作製される。すなわち、ガラス等の透明材料からなる凹部が形成された枠基板12Wを切断することにより封止部材10Aは作製される。
【0035】
撮像装置1Aは枠部12Aも透明であるため、枠部12Aを介して外光が撮像素子22に入射し、ノイズの原因となるおそれがある。このため枠部12Aに光遮蔽材料をコーティングすることが好ましい。しかし、撮像装置1Aでは、接合に用いた接着剤が枠部12Aに沿って広がるため、遮光性の接着剤31Aを用いることにより、別途、遮蔽材料のコーティングを行う必要がない。
【0036】
接着剤31Aとしては、黒色樹脂を用いることが好ましく、カーボン粒子を含む樹脂を用いることが特に好ましい。カーボン粒子は親水性であるため、接着剤31Aの親水性が高まるためである。
【0037】
なお、図6に示した撮像装置1Aでは、枠部10の内面12Sだけでなく、外面10Sも親水化処理されている。このため、枠部12Aから外側にはみだした接着剤31Aも、主面方向よりも枠部10の外面10Sに沿って主面垂直方向に広がっている。このため、接着剤31Aによる遮光効果が強い。
【0038】
以上の説明のように撮像装置1Aは、撮像装置1が有する効果を有し、さらに封止部材10Aの作製方法が容易であるが、外光によるノイズ発生が防止されている。
【0039】
なお、上記説明では光学装置として固体撮像子素子を有する撮像装置を例に説明したが、光学素子として、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、LEDなどの発光素子、MEMSによるミラー素子等を有する光学素子チップに封止部材を接合することにより気密封止部を設けた光学装置にも適用可能である。
【0040】
本発明は上述した実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
【符号の説明】
【0041】
1、1A…撮像装置
10、10A…封止部材
11…透明平板部
12…枠部
12S…内面
20…撮像素子チップ
20S…主面
21…パッド電極
22…固体撮像素子
22…撮像素子
23…マイクロレンズ
30…接着部
31…接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
主面に光学素子が形成された光学素子チップと、
前記光学素子を気密封止する、額縁状の枠部と透明平板部とからなる封止部材と、
前記光学素子チップと前記封止部材とを接合する接着剤からなる接着部と、を具備し、
気密封止部に、はみだした前記接着剤が、主面方向よりも前記枠部に沿って主面垂直方向に広がっていることを特徴とする光学装置。
【請求項2】
前記枠部の少なくとも内面が親水化処理されていることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
【請求項3】
前記親水化処理された面の、水との接触角が、70度以下であることを特徴とする請求項2に記載の光学装置。
【請求項4】
前記接着部が、前記親水化処理された面との接触角が、70度以下のゲル状樹脂接着剤を硬化処理して作製されていることを特徴とする請求項3に記載の光学装置。
【請求項5】
前記接着部が、エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項4に記載の光学装置。
【請求項6】
前記接着剤が、遮光性であることを特徴とする請求項5に記載の光学装置。
【請求項7】
前記接着剤が、カーボン粒子を含むことを特徴とする請求項6に記載の光学装置。
【請求項8】
前記光学素子が、マイクロレンズが形成された固体撮像子素子であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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