JP2017228779A - 光学的封止構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】性能を低下させることなく、高い信頼性と小さな寸法を備えた光学的封止構造体を提供する。【解決手段】光学的封止構造体は、基板２１、フレーム層２５、光学ユニット２２、背着想２８、透明板２６及び封止層２７を含む。フレーム層１５は光学ユニット２２が設置された空洞３５を取り囲むように基板２１上に形成されている。接着層２８は、フレーム層２５の上縁２５３の一部分を覆い、フレーム層２５の上縁２５３の他の部分を露出させる。接着層２８の上に取り付けられた透明板２６は接着層２８の外縁２８２を越えて広がっている。封止層２７は、透明板２６の側縁２７１及び接着層２８の外縁２８２を覆う。【選択図】図２

Description

本発明は、光学的封止構造体、特に、高い信頼性を有し、寸法の小さい光学的封止構造体に関する。

従来の画像センサ封止構造体を示す側部断面図である図１を参照する。画像センサ封止構造体１０において、画像センサ素子１２は、基板１１上に実装されており、ワイヤ１３及び基板１１中のスルーホール１４を介して外部回路（図示せず）に電気的に接続されている。フレーム層１５は基板１１上に配置されており、画像センサ素子１２を取り囲んでいる。透明板１６は、画像センサ素子１２が、基板１１、フレーム層１５及びこの透明板１６によって規定された空洞内に配置されるように、フレーム層１５上に装着されている。封止層１７は、基板１１、フレーム層１５及び透明板１６を覆っている。

使用又は試験のために画像センサ封止構造体１０が厳しい環境（高温及び高湿）に置かれたときに、蒸気や湿気がスルーホール１４を通って空洞内にたやすく侵入し、画像センサ素子１２の検出面や透明板１６の下面に微小な水滴が形成される。このような状況の下で、画像センサ素子１２の検出画像の質は、微小な水滴によって著しく悪影響を受ける。さらに、空洞内で浮遊している蒸気や湿気は、封止構造体内の電気的素子の電気的性能に悪影響を及ぼす。それゆえ、このような影響は光学ユニットの質と信頼性を著しく低下させ、画像センサ封止構造体１０が製品の仕様や長期使用の要求を満足させることができなくなる。

さらに、従来の画像センサ封止構造体１０の大きなパッケージサイズは、長年に亘って主要な関心事となっている。それゆえ、必要とされる材料の消費、製造工具の摩耗及びそれに伴うメンテナンス費用に起因して、製造原価を低減することができない。

また、画像センサ封止構造体１０の封止層１７が透明板１６の上面の一部分を覆っているため、封止処理中に、封止材料が透明板１６の上面を汚したり、品質を低下させたりする虞がある。それゆえ、画像センサ封止構造体１０の異常動作が生じる可能性がある。

従って、上記の課題を解決するために、性能を低下させることなく、高い信頼性と小さな寸法を備えた光学的封止構造体が望まれる。

本発明の一態様に係る光学的封止構造体は、第１表面と前記第１表面とは反対側の第２表面を有する基板と；前記基板の前記第１表面上に形成され、前記基板上の空洞を取り囲むフレーム層と；前記基板の前記第１表面上に配置され、前記空洞内に実装された光学ユニットと；前記フレーム層の上縁の一部分の上に形成され、前記フレーム層の上縁の他の部分を露出させる接着層と；前記接着層の上に取り付けられ、前記光学ユニットの全域に広がり、前記接着層の外縁を越えて広がる透明板と；前記透明板の側縁及び前記接着層の外縁を覆い、前記透明板の前記第２表面及び前記フレーム層の上縁を部分的に覆う封止層とを含む。

本発明の他の態様に係る光学的封止構造体は、第１表面と前記第１表面とは反対側の第２表面を有する基板と；前記基板の前記第１表面上に形成され、前記基板上の空洞を取り囲むフレーム層と；前記基板の前記第１表面上に配置され、前記空洞内に実装された光学ユニットと；前記光学ユニットに電気的に接続された少なくとも１つのワイヤと；前記フレーム層の上に取り付けられ、前記空洞を覆う透明板と；前記透明板の側縁及び前記フレーム層の外縁を覆う封止層とを含む。前記基板の前記第１表面と前記第２表面とを接続する複数のスルーホールが、前記基板中に設けられている。前記基板の前記第１表面上の前記スルーホールの開口は、前記光学ユニット、前記フレーム層又は前記封止層の下に位置している。保護フィルムが、前記スルーホールの開口と前記光学ユニット、前記フレーム層又は前記封止層との間に形成されている。前記ワイヤは前記スルーホールと電気的に接続されている。

従来の画像センサ封止構造体を示す側部断面図。 本発明の一実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明の他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図。 本発明の一実施形態に係る光学的封止構造体用の基板デザインを示す平面図。 図１１Ａの基板デザインに基づいて製造された光学的封止構造体を示す側面図。 本発明の他の実施形態に係る光学的封止構造体用の基板デザインを示す平面図。 図１２Ａの基板デザインに基づいて製造された光学的封止構造体を示す側面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体用の基板デザインを示す平面図。 図１３Ａの基板デザインに基づいて製造された光学的封止構造体を示す側面図。

本発明について、以下の実施形態を参照しつつ、より具体的に説明する。以下の本発明の好適な実施形態の記載は、図示及び説明のみを目的としており、開示された正確な形状のみに限定したり、これら以外を排除したりすることは意図していない。また、本発明の利点は、以下の詳細な説明及び添付図面を精査することによって、当業者であれば容易に理解できるであろう。

本発明の一実施形態に係る光学的封止構造体を示す側部断面図である図２を参照する。光学的封止構造体２０は、基板２１と、光学ユニット２２と、フレーム層２５と、接着層２８と、透明板２６と、封止層２７を含む。（例えばプラスチック基板などの）基板２１は、第１表面２１１及び第２表面２１２を有し、これら２つの表面は互いに反対側に位置する。光学ユニット２２は、接着層、接着剤、ダイボンディング・エポキシ又はその他の接着方法によって基板２１の第１表面２１１に実装されている。光学ユニット２２の機能面（検出面）２２１は、基板２１から離れる方向、すなわち、透明板２６の方を向いている。複数のパッド２３１が基板２１の第１表面２１１上に配置されており、基板２１の第２表面２１２上の（図示しない）はんだボール、ピン、リード線、パッド、配線又は電極に電気的に接続されている。光学ユニット２２は、ワイヤ２３を介してパッド２３１に電気的に接続されている。パッド２３１及びワイヤ２３の数は、光学ユニット２２からの検出信号を（図示しない）外部回路に送信したり、外部回路からの駆動信号を光学ユニット２２に送信したりすることを可能にするために、実際の用途の要求に応じて決定される。この実施形態では、光学ユニット２２は画像センサ素子であるが、これに限定されるものではない。ここで開示された封止構造体は、信頼性及び耐候性を向上させるために、湿度に敏感な光学ユニットに適用することができる。

フレーム層２５は、基板２１上に配置されており、周囲の影響から光学ユニット２２を保護するために光学ユニット２２を取り囲んでいる。フレーム層２５及び基板２１として、例えばプラスチックなどの同じ材料を用いることができる。あるいは、フレーム層２５を形成するために、エラストマ部やシリコーンを用いてもよい。フレーム層２５は、公知の接着方法のいずれかによって基板２１の第１表面２１１に固定されていてもよい。この実施形態では、フレーム層２５は積層膜３１によって基板２１の第１表面２１１に接着されている。

透明板２６は、第１表面２６１及び第２表面２６２を有し、これらの表面は互いに反対側を向いている。第２表面２６２は光学ユニット２２の方を向いている。透明板２６は、フレーム層２５に取り付けられており、光学ユニット２２の全域に広がっている。言い換えれば、透明板２６と光学ユニット２２の間に隙間が形成されている。透明板２６は、ガラス、レンズ又は光を透過させる板であってもよい。さらに、透明板２６は、表面２６１及び２６２のいずれか一方又は両方がコーティングされていてもよい。透明板２６にコーティングされた層として、反射防止（ＡＲ）層、赤外線（ＩＲ）透過層、赤外線遮断層及び紫外線（ＵＶ）遮断層を含む少なくとも１つの光学層を選択することができる。

接着層２８は、例えばコーティングによってフレーム層２５と透明板２６の間に配置されている。接着層２８の材料としては、ガラス上での接着効果に優れたガラス充填エポキシであってもよい。それによって、基板２１の表面、フレーム層２５、接着像２８及び透明板２６によって密閉された空洞３５が規定され、光学ユニット２２が空洞の内部に配置される。要約すれば、接着層２８は、フレーム層２５の内縁２５１を越えて内側には広がっていない。例えば、接着層２８の内縁２８１がフレーム層２５の内縁２５１と一直線に揃えられているか、又は、接着層２８の内縁２８１がフレーム層２５の内縁２５１と外縁２５２の間に位置している。このような設計は、接着層２８の材料が空洞３５内に流れ出て、内側のワイヤや素子に付着するのを防止する。透明板２６は、接着層２８の外縁２８２を越えて外側に広がっている。言い換えれば、接着層２８の上縁は透明板２６によって完全に覆われている。接着層２８の高さＤ２とフレーム層２５の高さＤ１の合計が空洞３５の高さに等しいので、光学ユニット２２の機能距離、すなわち透明板２６の第１表面２６１と光学ユニット２２の間の距離を、フレーム２５の高さＤ１及び／又は接着層２８の高さＤ２を正確に決定することによって、正しく設定することができる。製造者は、製造工程の複雑さやフレーム層２５及び接着層２８の縦横比に応じて、高さＤ１及びＤ２の一方又は両方を調節するようにしてもよい。機能距離を長くすることによって、透明板２６の第１表面２６１上又は第２表面２６２上の粒子や汚染物質の影響を減少させることができるが、光学的封止構造体２０又は空洞３５の高さの増加は光学的封止構造体２０の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。

封止層２７は、水蒸気又は湿気が空洞３５の内部に侵入するのを遅延させるために、基板２１の第１表面２１１の一部分の上に形成されている。封止層２７の材料は成形用コンパウンド（化合物）である。封止層２７の外縁２７２は、基板２１の側縁２１３と一直線に揃えられており、一方、封止層２７の内縁２７１は、透明板２６の側縁２６３を完全に又はほぼ完全に覆うと共に、接着層２８の外縁２８２及びフレーム層２５の外縁２５２を完全に覆っている。封止層２７の上縁２７３は、透明板２６の第１表面２６１とほぼ同じ水平面である。接着層２８の外縁２８２は、透明板２６の側縁２６３及びフレーム層２５の外縁２５２から後退している。言い換えれば、接着層２８の内縁２８１と外縁２８２の間の距離は、接着層２８の内縁２８１と透明板２６の側縁２６３の間の距離よりも短く、また、接着層２８の内縁２８１とフレーム層２５の外縁２５２の間の距離よりも短い。そのため、封止層２７の内縁２７１は、透明板２６の側縁２６３、透明板２６の第２表面２６２の一部分（すなわち、接着層２８の外縁２８２と透明板２６の側縁２６３の間の部分）、接着層２８の外縁２８２、フレーム層２５の上縁２５３の一部分（すなわち、接着層２８の外縁２８２とフレーム層２５の外縁２５２の間の部分）、及びフレーム層２５の外縁２５２に接触し、且つ、接着されている。さらに、封止層２７は、基板２１の第１表面２１１の一部分（すなわち、フレーム層２５の外縁２５２と基板２１の側縁２１３との間の部分）に接触し、且つ、接着されている。そのため、封止層２７とその他の層の間の異なる方向を有する接触面の全体の面積が増加している。封止層２７と透明板２６、接着層２８及びフレーム層２５との間の接触面に加えられる機械的な応力が分散され、より良い締め付け及び固定効果が得られる。本発明の他の態様によれば、封止層２７の上縁２７３は、透明板２６の第１表面２６１よりも高くはない。そのため、封止作業中に封止層２７の材料が透明板２６上に流れ、汚染によって透明板２６の品質を低下させることが効果的に防止される。このような設計は、光学的封止構造体２０の通常の動作を可能とし、また、封止作業後の洗浄ステップの困難さを減らすことを可能にする。さらに、透明板２６の第１表面２６１よりも上に突出している部分を無くすことによって、封止層２７を形成するために使用される材料の量が少なくなり、光学的封止構造体２０の製造原価を低減することができる。

封止処理の後、光学的封止構造体２０は、例えば自動車用の集積回路（ＩＣｓ）に課せられるＡＥＣ−Ｑ１００試験などの温度サイクル試験を受けなければならない。機械適応力に関する信頼性試験の間、光学的封止構造体２０は、長年に亘って接触面が剥がれることなく光学的封止構造体２０が温度サイクルに耐えうるか否かを検査するために、−６５℃から＋１５０℃の間の温度サイクルを少なくとも１０００サイクル被る。フレーム層２５と基板２との間の上記積層膜３１は、フレーム層２５と基板２１との間の層間剥離を防止するために、応力を吸収することができる。そのため、光学的封止構造体２０の耐候性及び信頼性が効果的に高められる。

基板２１の第１表面２１１上のパッド２３１、（図示しない）配線又は回路を、基板２１の第２表面２１２上のはんだボール、ピン、リード線、パッド、配線又は電極に電気的に接続するために、複数の導電構造が第１表面２１１と第２表面２１２の間の基板２１中に設けられている。例えば、複数のスルーホール／ビアホールがパッド２３１の付近に配置されている。本発明は、光学的封止構造体２０をさらに改良する。本発明の他の実施形態に係る光学的封止装置を示す側部断面図である図３を参照する。基板２１の第１表面２１１上のスルーホール２４の開口は、光学ユニット２２、フレーム層２５、封止層２７又は（図示しない）その他の素子の下に配列されている。積層膜３１が設けられているときは、開口は積層膜３１の下に配列されていてもよい。基板２１の第１表面２１１上に巡らされ、スルーホール２４に接触する配線２３２は、外部回路と光学的封止構造体の内側の構成部品との間で信号の送信を行うことができる。例えば、はんだマスクやはんだレジストなどの保護膜３２は、酸化、腐食又は擦り傷から配線２３２を保護すると共に、狭い隙間で隔てられた複数のはんだ付けパッドの間にはんだブリッジが形成されることによって生ずる短絡を防止するために、配線２３２に対して塗布されている。スルーホールの数や位置はこの実施形態には限定されないことに注意するべきである。さらに、スルーホール２４の開口を覆う光学ユニット２２、フレーム層２５、封止層２７及び保護膜３２は、空洞３５内に水蒸気が拡散するのを遅延させることができる。そのため、光学的封止構造体の品質が長期間維持され、光学的封止構造体の耐候性及び信頼性が著しく高められる。

スルーホール２４は、特定の要求を満たすように、充填剤２４１が充填されていてもよい。充填剤２４１は、導電性を高めるために、メッキされた銅のような導電性材料であってもよい。あるいは、充填剤２４１は、安定性を高めたり、空洞内への水蒸気の拡散を遅延させたりするためのはんだマスク又は樹脂であってもよい。基板２１の第２表面２１２上のスルーホール２４の開口は、様々なパッケージ、例えばボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、リードレス・チップ・キャリア（ＬＣＣ）、ランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）、クワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、クワッド・フラット・ノーリード（ＱＦＮ）などに応じて、はんだボール、ピン、リード線、パッド、配線又は電極に接続されている。この実施形態におけるスルーホール２４の構造は、以下の実施形態における光学的封止構造体に応用することができ、関連する説明は以下の実施形態において繰り返さない。

図４−１０は、図２の光学的封止構造体の変形例を示す。変更箇所だけを図面を参照しつつ説明し、上記実施形態においてすでに説明した同様の構成要素については説明を省略する。２つ又はそれ以上の実施形態における変更は、多数の機能を有する光学的封止構造体を提供するために組み合わせることができることに注意すべきである。

図４において、複数の光学的微小構造体２２２が光学ユニット２２の機能面（検出面）２２１上に配置されている。微小構造体２２２は、光学ユニット２２の検出性能を高めるために、回折、集光又はキャリブレーションを行う。例えば、微小構造体２２２は微小レンズアレイを形成する。

図５において、封止層２７’は、液体コンパウンドを硬化又は凝固させることによって形成されている。封止層２７’は、非平面の上縁２７３’を有していてもよい。この断面において、封止層２７’の上縁２７３’は、内縁２７１’（すなわち、透明板２６の第１表面２６１と側縁２６３の間の交点）から俯角θで延びている。俯角θは、液体コンパウンドの粘着力と、液体コンパウンドと透明板２６の接着力と、液体コンパウンドの量によって変化し、俯角θは５度乃至６０度の範囲で変化する。

図６において、２以上の素子が空洞３５内に配置されている。この実施形態では、光学ユニット２２と回路素子４２が積み重ねられている。例えば、光学ユニット２２は画像センサ素子であり、回路素子４２は画像信号処理（ＩＳＰ）素子又はディジタル信号処理（ＤＳＰ）素子である。複数のパッド２３１及び４３１が基板２１の第１面２１１に配置されている。上側の光学ユニット２２はワイヤ２３を介してパッド２３１に電気的に接続され、一方、下側の回路素子４２はワイヤ４３を介してパッド４３１に電気的に接続されている。このような設計は、電子製品の大きさを小さくするために、マルチ・チップ・パッケージを可能にする。単一の封止構造体中に２以上の素子が一体化されているので、単一の封止構造体の体積は、分離された封止構造体の全体の体積よりも小さくなる。

図７において、光学ユニット２２に電気的に接続されたパッド２３１は、基板２１の第１表面２１１上ではなく、フレーム層２５の上縁２５３上に配置されている。この実施形態では、接着層２８の内縁２８１は、フレーム層２５の内縁２５１とは一直線に揃えられていない。その代わりに、接着層２８の内縁２８１は、フレーム層２５の内縁２５１から後退しており、フレーム層２５の上縁２５３の位置側の部分は接着層２８によっては覆われていない。パッド２３１は、フレーム層２５の上縁２５３の内側の部分に配置されている。この実施形態では、パッド２３１を（図示しない）内部回路又は外部回路と電気的に接続するために、（図示しない）スルーホール／ビアホールなどの追加の導電構造が、フレーム層２５の内部に配列されている。マルチ・チップ・パッケージ構造では、それに対応する複数のパッド２３１が空洞５３内に設けられている。他の応用例によれば、全てのパッド２３１が基板２１の第１表面２１１上又はフレーム層２５の上縁２５３上に配置されていてもよい。あるいは、一部のパッド２３１が基板２１の第１表面２１１上に配置され、残りのパッド２３１がフレーム層２５の上縁２５３上に配置されていてもよい。

図８において、光学的封止構造体は、フレーム層２５の上縁２５３上に配置された、少なくとも１つの電源を備えていない構成要素５１をさらに含む。電源を備えていない構成要素５１は、封止層２７’によって包み込まれ、保護されていてもよい。この実施形態では、電源を備えていない構成要素５１を（図示しない）内部回路又は外部回路に電気的に接続するために、（図示しない）スルーホール／ビアホールなどの追加の導電構造が、フレーム層２５の内部に配列されている。

図９において、透明板２６’は、階段状に切断された縁２６３’を有している。封止層２７’の内縁２７１’は、より良い締め付け及び固定効果が得られるように、封止層２７’と透明板２６’の間の接触面の面積を増加させるために、透明板２６’の側縁２６３’を完全に又はほぼ完全に覆っている。そのため、光学的封止構造体の信頼性を高めるために、封止層２７’は透明板２６’に強固に接着されている。

図１０において、接着層２８の外縁２８２は、透明板２６の側縁２６３及びフレーム層２５の外縁２５２から後退している。言い換えれば、接着層２８の内縁２８１と外縁２８２の間の距離は、接着層２８の内縁２８１と透明板２６の側縁２６３の間の距離よりも短く、また、接着層２８の内縁２８１とフレーム層２５の外縁２５２の間の距離よりも短い。上記のように、封止層５７と透明板２６及び／又は接着層２８の間の接触面の応力は、より良い締め付け及び固定効果が達成されるように、分散される。このような状況の下で、封止材料の量をさらに少なくすることが可能である。フレーム層２５を越える封止層５７の一部分を縮小又は均一に削除してもよい。それによって、封止層５７の外縁５７２はフレーム層２５の外縁２５２と一直線に揃えられ、封止層５７は基板２１には接触していない。言い換えれば、封止層５７の内縁５７１は、透明板２６の側縁２６３、透明板２６の第２表面２６２の一部分（接着層２８の外縁２８２と透明板２６の側縁２６３の間の部分）、接着層２８の外縁２８２、フレーム層２５の上縁２５３の一部分（接着層２８の外縁２８２とフレーム層２５の外縁２５２の間の部分）と接触し、接着されている。そのため、この設計は、光学的封止構造体全体の大きさを小さくし、封止材料の量を少なくすることを可能とする。封止構造体の最小化及び製造原価の低減という効果が達成される。

図３−１０に示された特徴は、特定の位置に設けられたスルーホール、光学的微小構造体、封止層の非平面上縁、素子の積層構造、特定の位置に設けられたパッド、電源を有しない構成要素、及び封止材料を少なくするための階段状に切断された透明板及び封止層の縁を含み、図２の光学的封止構造体２０を変形するために、単独で又は組み合わせて用いることができ、従って、本発明に係る現実の光学的封止構造体は、図面に示された正確な形状に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る光学的封止構造体のために設計された基板の平面図を示す図１１Ａを参照する。フレーム層２５は、基板２１上にスルーホール、導電部材及び保護膜（はんだマスク）を形成した後、第１表面上に形成される。空洞３５が形成される基板２１の第１表面の部分は、フレーム層２５から露出されている。複数のスロット６５が空洞３５の周囲に形成されている。光学ユニット及び／又は素子の実装、ワイヤボンディング工程、接着層の塗布及び透明板の取り付け後、封止層２７’を形成するために、得られた構造物のうち透明板以外の部分に成形用コンパウンドが塗布される。封止層２７’の上縁は、透明板の第１表面（上面）とほぼ同じ水平面か、又は、全ての隣接する２つの透明板の間に凹面を形成する。そして、はんだボール、ピン、リード線、パッド、配線又は電極が、光学的封止構造体のパッケージタイプに応じて、基板２１の第２面（背面）の特定の位置に実装される。続いて、全体構造をそれぞれの光学的封止構造体に分離するために、スロット６５に沿って分離工程が実行される。図１１Ｂは、単一の光学的封止構造体を示す側面図である。側面から観察すると、封止層２７’と角のフレーム層２５のみが基板２１上に見えるだけである。

本発明の他の実施形態に係る光学的封止構造体のために設計された基板の平面図を示す図１２Ａを参照する。基板２１上にスルーホール、導電部材及び保護膜（はんだマスク）を形成した後、空洞３５を取り囲むように第１表面上にフレーム層２５が形成され、各フレーム層２５の間の基板２１の第１表面の部分に、何にも覆われていない空間６６が形成される。光学ユニット及び／又は素子の実装、ワイヤボンディング工程、接着層の塗布及び透明板の取り付け後、封止層２７’を形成するために、得られた構造物のうち透明板以外の部分に成形用コンパウンドが塗布される。封止層２７’の上縁は、透明板の第１表面（上面）とほぼ同じ水平面か、又は、全ての隣接する２つの透明板の間に凹面を形成する。そして、はんだボール、ピン、リード線、パッド、配線又は電極が、光学的封止構造体のパッケージタイプに応じて、基板２１の第２面（背面）の特定の位置に実装される。続いて、全体構造をそれぞれの光学的封止構造体に分離するために空間６６に沿って分離工程が実行される。図１２Ｂは、単一の光学的封止構造体を示す側面図である。側面から観察すると、封止層２７’のみが基板２１上に見えるだけである。

本発明のさらに他の実施形態に係る光学的封止構造体のために設計された基板の平面図を示す図１３Ａを参照する。基板２１上にスルーホール、導電部材及び保護膜（はんだマスク）を形成した後、第１表面上にフレーム層２５が形成される。空洞３５が形成される基板２１の第１表面２１１の部分は、フレーム層２５から露出されている。光学ユニット及び／又は素子の実装、ワイヤボンディング工程、接着層の塗布及び透明板の取り付け後、封止層５７を形成するために、得られた構造物のうち透明板以外の部分に成形用コンパウンドが塗布される。封止層５７の上縁は、透明板の第１表面（上面）とほぼ同じ水平面か、又は、全ての隣接する２つの透明板の間に凹面を形成する。そして、はんだボール、ピン、リード線、パッド、配線又は電極が、光学的封止構造体のパッケージタイプに応じて、基板２１の第２面（背面）の特定の位置に実装される。続いて、全体構造をそれぞれの図１０の光学的封止構造体と同様の光学的封止構造体に分離するために、分離工程が実行される。図１３Ｂは、単一の光学的封止構造体を示す側面図である。封止層５７はフレーム層２５を覆っているが、基板２１とは接していない。フレーム層２５の外縁は、基板２１の側縁と一直線に揃えられている。

図１１Ａ−１３Ａにおける基板のレイアウトは、説明のためにのみ例示されたものであって、光学的封止構造体の数はこれらの実施形態に限定されるものではないことに注意すべきである。光学的封止構造体の数は、実際の設計や処理能力に応じて調節してもよい。

要するに、本発明によれば、透明板の側縁、接着層の外縁及びフレーム層の外縁は平面を構成せず、接着層のそばに凹部が形成される。このような設計は、封止層の接着効果を高くすることができる。接着効果が高くなることにより、本発明は、封止材料をさらに少なくすることを探求することを可能にする。一方、本発明によれば、内部構成要素の効果を阻害しないように、光学的封止構造体の内部の空洞への水蒸気の侵入を低減させる。そのため、本発明は、優れた信頼性と耐候性を備えた小型の光学的封止構造体を提供することができる。

この明細書は、現時点で最も実際的であり、好ましい実施形態であると思われるものの観点で記載されているけれども、本発明は記載された実施形態に限定されるものではないことを理解されるべきである。一方、添付された特許請求の範囲に含まれる様々な変形や類似の配置をカバーすることを意図しており、特許請求の範囲は、それらの変形や類似の構成を包含するように、最も広く解釈することは許容されるべきである。

この出願は、出願番号６２／３５２，６０８号を有する２０１６年６月２１日付で米国に出願された先の出願、出願番号６２／３５３，１５４号を有する２０１６年６月２２日付で米国に出願された先の出願、及び出願番号２０１７１００６７６５１．６を有する２０１７年２月７日に中国に出願された先の出願に基づく優先権主張を無条件に伴っており、これらの出願の内容は、参考資料としてここに合体される。

２１ 基板
２１１ （基板の）第１表面
２１２ （基板の）第２表面
２１３ （基板の）側縁
２２ 光学ユニット
２２１ 機能面（検出面）
２３、４３ ワイヤ
２３１、４３１ パッド
２４ スルーホール
２４１ 充填剤
２５ フレーム層
２５１ （フレーム層の）内縁
２５２ （フレーム層の）外縁
２５３ （フレーム層の）上縁
２６ 透明板
２６１ （透明板の）第１表面
２６２ （透明板の）第２表面
２６３、２６３’ （透明板の）側縁
２７、２７’、５７ 封止層
２７１、５７１ （封止層の）内縁
２７２ （封止層の）外縁
２７３、２７３’ （封止層の）上縁
２８ 接着層
２８１ （接着層の）内縁
２８２ （接着層の）外縁
３１ 積層膜
３２ 保護膜
３５ 空洞
６５ スロット
６６ 空間
Ｄ１ フレーム層の高さ
Ｄ２ 接着層の高さ

Claims (11)

1. 第１表面と前記第１表面とは反対側の第２表面を有する基板と；
   前記基板の前記第１表面上に形成され、前記基板上の空洞を取り囲むフレーム層と；
   前記基板の前記第１表面上に配置され、前記空洞内に実装された光学ユニットと；
   前記フレーム層の上縁の一部分の上に形成され、前記フレーム層の上縁の他の部分を露出させる接着層と；
   前記接着層の上に取り付けられ、前記光学ユニットの全域に広がり、前記接着層の外縁を越えて広がり、第１表面と前記第１表面とは反対側で、且つ、前記光学ユニットの方を向いた第２表面を有する透明板と；
   前記透明板の側縁及び前記接着層の外縁を覆い、前記透明板の前記第２表面及び前記フレーム層の上縁を部分的に覆う封止層と、
   を備えたことを特徴とする光学的封止構造体。
2. 前記封止層の外縁は、前記フレーム層の外縁と一直線に揃えられていることを特徴とする請求項１に記載の光学的封止構造体。
3. 前記封止層は、さらに前記フレーム層の外縁を完全に覆うと共に、前記基板の前記第１表面を部分的に覆い、前記封止層の外縁は、前記基板の側縁と一直線に揃えられていることを特徴とする請求項１に記載の光学的封止構造体。
4. 前記封止層の上縁は、前記封止層の内縁から俯角を有するように延びており、前記俯角は５度乃至６０度の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の光学的封止構造体。
5. 前記光学ユニットの電気的に接続された少なくとも１つのワイヤと；
   前記少なくとも１つのワイヤと電気的に接続され、前記基板の前記第１表面上又は前記フレーム層の前記上縁の露出された部分に配置された少なくとも１つのパッドと；
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光学的封止構造体。
6. 前記基板の前記第１表面と前記第２表面を電気的に接続する複数のスルーホールが前記基板中に設けられており、前記基板の前記第１表面上の前記スルーホールの開口は、前記光学ユニット、前記フレーム層又は前記封止層の下に位置しており、前記スルーホールの開口と前記光学ユニット、前記フレーム層又は前記封止層との間に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学的封止構造体。
7. 前記透明板は階段状に切断された縁を有し、前記封止層は前記透明板の階段状に切断された縁を覆うことを特徴とする請求項１に記載の光学的封止構造体。
8. 第１表面と前記第１表面とは反対側の第２表面を有する基板と；
   前記基板の前記第１表面上に形成され、前記基板上の空洞を取り囲むフレーム層と；
   前記基板の前記第１表面上に配置され、前記空洞内に実装された光学ユニットと；
   前記光学ユニットに電気的に接続された少なくとも１つのワイヤと；
   前記フレーム層の上に取り付けられ、前記空洞を覆う透明板と；
   前記透明板の側縁及び前記フレーム層の外縁を覆う封止層と；
   を含む光学的封止構造体であって、
   前記基板の前記第１表面と前記第２表面とを接続する複数のスルーホールが前記基板中に設けられ、前記基板の前記第１表面上の前記スルーホールの開口は、前記光学ユニット、前記フレーム層又は前記封止層の下に位置し、保護フィルムが、前記スルーホールの開口と前記光学ユニット、前記フレーム層又は前記封止層との間に形成され、前記ワイヤは前記スルーホールと電気的に接続されていることを特徴とする光学的封止構造体。
9. 前記保護膜ははんだマスクであることを特徴とする請求項８に記載の光学的封止構造体。
10. 前記スルーホールは、導電性材料、はんだマスク又は樹脂で充填されていることを特徴とする請求項８に記載の光学的封止構造体。
11. 前記透明板と前記フレーム層の間に形成された接着層をさらに備え、前記透明板は前記接着層も外縁を越えて広がっていることを特徴とする請求項８に記載の光学的封止構造体。

Images